蜡梅家族中的奇葩：夏蜡梅

蜡梅隆冬怒放,傲霜耐寒,已是家喻户晓。然而,蜡梅家族(科)中独芳一枝的夏蜡梅更令人爱慕。这个原来处在深闺人未知的瑰宝,自从五十年代在浙江深山冷坳里被发现,六十年代正式公布于世后,一下子惊     

夏蜡梅及其主要伴生种叶的灰分含量和热值

分别于2006年7月、10月和2007年4月,对全光照、林缘和林下3种光环境下夏蜡梅及群落中35种主要植物叶的灰分含量和去灰分热值进行测定,分析它们在光合作用中对太阳能的固定和积累能力。不同光环境下夏蜡梅叶灰分含量的大小顺序都是全光照＞林缘＞林下,10月3种光环境下夏蜡梅叶灰分含量均高于4月和7月,均差异显著。4月、7月和10月,林下和全光照环境下的叶去灰分热值呈先下降后上升的趋势,而林缘中叶去灰分热值却逐渐下降。群落各层植物的灰分含量大小顺序为草本层＞灌木层＞间层＞乔木层,夏蜡梅灰分含量略低于灌木层灰分含量的平均值;各层次植物平均去灰分热值大小顺序为乔木层＞灌木层＞草本层＞间层,夏蜡梅平均去灰分热值低于间层。多数植物不同季节叶的灰分含量、去灰分热值均以10月最高。     

濒危植物夏蜡梅营养器官的解剖结构特征

采用石蜡切片法观察了濒危植物夏蜡梅(Calycanthus chinensis W. C. Cheng et S. Y. Chang)营养器官(根、茎、叶和芽)的解剖结构特征,探讨了这些结构特征与夏蜡梅生态适应性的关系.观察结果显示,夏蜡梅的芽没有芽鳞,为柄下芽.夏蜡梅根初生木质部为三原型或四原型,导管数量多、口径大,皮层和木质化薄壁细胞内均存有大量簇晶.幼茎木质部含有较多的导管,四周的厚壁细胞小,茎中韧皮纤维和髓部发达;老茎有突起的皮孔并具表皮毛,茎的每个突起部位都有成团的韧皮纤维.夏蜡梅的叶片为典型的异面叶,具有以下解剖特征:叶表皮角质膜较厚;表皮及叶肉细胞内含有较多的晶体;气孔多集中在下表皮,气孔极区T形加厚;栅栏组织由1层细胞组成;主脉维管束呈径向排列,且叶脉维管束鞘细胞有加厚现象.研究结果表明,夏蜡梅营养器官具有一定的原始和耐旱结构特征,同时,与其生活的溪沟两旁及林下的湿润环境相适应,夏蜡梅营养器官具有耐阴植物的解剖结构特征.     

干旱胁迫对夏蜡梅光合特性的影响

以2年生夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)苗木为材料,通过盆栽试验,研究土壤干旱胁迫对夏蜡梅叶片光合特性的影响,结果显示:随着干旱胁迫程度的加重,夏蜡梅叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低;胞间CO2浓度在轻度和中度胁迫下显著低于对照,但在重度胁迫下显著高于对照;水分利用效率在胁迫下提高,且以中度胁迫为最大.温度升高使叶片净光合速率和水分利用效率降低、蒸腾速率升高,加重了干旱对光合作用的不利影响.对照及轻度和中度干旱胁迫处理的净光合速率、气孔导度和水分利用效率日变化曲线均为双峰型,但重度胁迫下净光合速率和气孔导度日变化转变为峰值很小的单峰型;各处理的蒸腾速率日变化曲线为单峰型并以午间最高.表明夏蜡梅光合作用对干旱胁迫有一定的适应能力,但重度胁迫对其造成严重影响.     

珍稀濒危植物夏蜡梅的减数分裂观察

首次研究了夏蜡梅小孢子母细胞的减数分裂过程,并观察了花粉粒育性. 后期Ⅰ,末期Ⅰ和后期Ⅱ均观察到少量染色体异常行为的发生,但整个过程基本正常.花粉粒活性也大都正常.人为的因素可能是夏蜡梅濒危狭域的原因.     

濒危植物夏蜡梅ISSR扩增条件的优化

为了确保ISSR分析结果的可靠性和重复性,有必要进行ISSR-PCR反应体系的优化。以濒危植物夏蜡梅的基因组DNA为研究对象,利用单因素试验,测试了ISSR-PCR反应体系中镁离子,dNTP,模板DNA含量,Taq DNA聚合酶量、BSA浓度、引物浓度、甘油浓度等7种因素对反应结果的影响,经过优化实验,建立了夏蜡梅ISSR-PCR最佳反应体系：10 μL PCR反应体积,1×Taq酶配套缓冲液（10 mmol·L^-1 Tris·HCl pH9.0,50 mmol·L^-1 KCl, 0.1%Triton X-100）,1.5 mmol·L^-1 MgCl₂,0.75U Taq酶（上海华美公司）,20 ng模板DNA,6pmol引物（上海Sangon公司）;dATP、dCTP 、dGTP 、dTTP 各0.15 mmol·L^-1。利用优化反应体系从100个ISSR引物中共筛选出12个稳定性好、重复性高的引物,对10个居群共200个夏蜡梅个体的DNA进行扩增,共扩增出156个条带,其中多态条带为114个,总的多态位点百分率为73.08%。各居群的多态位点百分率有较大差异,平均为23.65%。夏蜡梅ISSR反应体系的建立为利用ISSR分子标记技术研究夏蜡梅的遗传多样性奠定了良好的基础。     

夏蜡梅种群结构与分布格局研究

在夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)主要分布地设置11个代表性样地,研究了种群结构与空间分布格局,并对种群密度与主要环境因子进行相关性分析。结果表明,大多数夏蜡梅种群幼年阶段的个体较丰富,种群自然更新良好;样地群落夏蜡梅以集群分布为主;在透光率低、林分郁闭的群落中夏蜡梅聚集强度高,但种群更新不良、幼苗缺乏。因此,夏蜡梅适合在相对开敞的遮阴环境下生长,过于郁闭林地应采取适度间伐上层乔木、疏除过密灌木的抚育保护措施。     

濒危植物长叶榧的光合生理生态特性

利用Li-6400 XT便携式光合作用仪对林窗、林缘、林下3种生境中的长叶榧(Torreya ackii)在春、夏、秋、冬4个季节里的光合生理生态指标进行测定,探讨3种生境中长叶榧光合能力的季节变化及其对不同光环境的响应,分析其濒危机制,为长叶榧的迁地保护和种群的繁衍复壮提供理论依据。结果显示:(1)林窗、林缘的长叶榧净光合速率(Pn)日变化在夏季呈"双峰"曲线,其它3个季节均呈"单峰"曲线;林下的Pn日变化在4个季节均呈"单峰"曲线。(2)3种生境中最大净光合速率(Pnmax)、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)、最大羧化速率(Vcmax)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)均为夏季最高,使得夏季有较强的光合作用能力,但夏季林窗、林缘的长叶榧出现光合"午休"现象,光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)也较高,使得夏季林窗生境的长叶榧日均Pn明显低于于秋季,林缘的日均Pn与秋季差异不显著。(3)4个季节的日均Pn、Pnmax、LSP、Vcmax、Jma、TPU均为林窗最高,林窗与林下差异显著,表明长叶榧具有阳性植物的特点,适宜生长在光照较强的林窗生境。(4)在生长旺盛的夏、秋季,长叶榧的LSP比伴生物种低,LCP比伴生物种高,对光适应的生态幅度较窄;与伴生物种相比,长叶榧的Pn较低,光合能力较弱,在激烈的种间竞争中处于不利地位,可能成为其濒危的一个重要原因。     

濒危植物夏蜡梅黄酮化合物薄层色谱分析

采用薄层层析法对不同居群夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)叶、同一居群夏蜡梅不同营养器官中的黄酮化合物进行分离,并以芦丁为标准品通过双波长锯齿扫描作定量分析。结果表明:不同居群夏蜡梅叶片中黄酮化合物含量以鸡窝坪居群最高,中坪居群次之,龙塘山居群最低,除双石边和白水坞两个居群差异不显著外,其它各居群间差异均达到显著水平;同一居群夏蜡梅黄酮化合物在不同营养器官中含量不同,叶片中含量显著高于其它营养器官,根、茎、一年生枝和二年生枝等4个营养器官中黄酮化合物含量差异不显著。薄层层析法分离黄酮化合物组分结果显示,除大明山居群叶片黄酮化合物为5种组分外,其它居群叶片均为7种组分;大明山居群夏蜡梅的根、茎、一年生枝和二年生枝等营养器官黄酮化合物均为6种组分,叶片中缺少Rf值为0.66的化合物。     

三种蜡梅属植物夏冬季光合特性比较

用便携式全自动光合测定系统测定蜡梅属的蜡梅(Chimonanthus praecox)、浙江蜡梅(C. zhejiangensis)和柳叶蜡梅(C. salicifolius)夏冬季的光合特性。对三个物种夏季和冬季的最大光合速率、光补偿点、光饱和点、净光合速率、羧化效率、气孔传导力、水分利用效率和叶绿素含量的变化进行比较。结果表明,三物种均属典型的耐阴植物,其中蜡梅的耐阴性强于另两种,冬季三物种的耐阴性有所降低。     

濒危植物夏蜡梅花的形态变异

研究了不同地理位置的3个夏蜡梅自然种群间以及种群内花部形态变异,并对3个种群进行聚类分析。结果表明：夏蜡梅花部表型性状在种群间和种群内都存在一定程度的变异;各性状总的平均变异系数在6.293（内瓣长）~46.90（花柄长）之间,种群间总的平均变异系数在13.430（DMS）~15.720 8（DLS）,因此认为夏蜡梅花的表型性状无论是在物种水平还是在种群水平都具有较丰富的表型多样性,其中又以大雷山种群最高;单因素方差分析显示：部分指标分化显著或极显著,13个指标在种群内的变异占了总变异的82.9%,这说明夏蜡梅种群内变异是表型变异的主要来源,由此可以推测遗传上的多样性是形成夏蜡梅花部形态变异的主导因素;种群间平均变异组分占了17.1%,表明花部形态在种群间存在一定程度的表型分化;聚类分析显示距离较近的大明山种群和龙须山种群先聚在一起,表型差异与地理距离之间存在显著正相关,经分析认为微生境的异质性和种群隔离以及遗传漂变均可能导致夏蜡梅种群间的表型分化;相关性分析显示部分性状之间存在显著的相关性。     

夏蜡梅杂交后代幼苗生长和光合特性

夏蜡梅（Sinocalycanthus chinensis）为国家2级保护植物,野生资源十分有限。采用不同种群的花粉与大明山夏蜡梅杂交,得到4种杂交后代塔沙降（TSJ）、白水（BS）、清凉峰（QLF）和顺溪坞（SXW）。通过对4种杂交后代和大明山（DMS）自然种群后代（对照）的幼苗的生长状况和光合生理特性的对比分析,结果表明：不同杂交后代幼苗,其生长和生理特性均有一定的差异。单株的叶片数、单株总叶面积、单株总叶长、植株生物量以SXW最高,与其它杂交后代和对照均差异显著。株高、单株总叶周长也以SXW最高,与对照差异显著。SXW的日均净光合速率显著高于其它杂交后代和对照;光饱和点也是SXW最高,与对照差异显著。这可能是SXW幼苗生长较快的原因之一。SXW的杂交后代是否有较强的适应能力,还需作进一步深入地研究。     

夏腊梅的遗传多样性及其保护

夏腊梅（Sinocalycanthus chinensis)是国家二级保护的珍稀濒危植物,夏腊梅属（Sinocalycanthus)的唯一代表,仅间断分布于我国浙江省临安市天台县极狭小的范围内,本文采用等位酶淀粉凝胶电泳技术对采自上述两地的天然居群和天目山自然保护区引种的人工居群的553个样品进行了遗传多样性检测,并与浙江腊梅（Chimonan-thus zhejiangensis)作对比,检测结果表明夏腊梅的遗传多样性极低,从14个酶系统检测到的23个位点看,在物种水平上每位点的等位基因平均数（A）为1.2,多态位点（P）占21.7%,观察杂合度（Ho)为0.010。在居群水平上,A=1.0-1.1,P=0-13.0%,Ho=0-0.014。而对照种浙江腊梅杭州植物园人工居群的上述指标分别为A=1.5,P=39.1%,Ho=0.071。夏腊梅的2个自然居群之间在Mdh-4,Pgd-3和Sod-1发生显著的分化,但居群内亚居群间几乎没有分化,在天目山自然保护区引种的人工居群中没有检测到多态性,说明作为迁地保护的天目山自然保护区人工居群并没能有效地保护夏腊梅的遗传多样性,由于目前自然保护区基本上采用不加人为干预的经营方式,划人龙塘山自然保护区内的自然亚居群会因为森林的自然演替而灭绝,所以,自然保护区目前的这种经营方式不适合对夏腊梅的保护,夏腊梅的例子说明,当我们对保护对象的生物学特性缺乏认识时,我们既不知道应该保护什么,也不知道应该如何保护。     

夏蜡梅在安徽首次发现

报道安徽种子植物分布新记录种夏蜡梅（Cdycanthus chinensis Cheng etS．Y．Chang）,标本存放于筹建中的上海辰山植物园标本馆。     

浙江大雷山夏蜡梅群落植物物种多样性及其与土壤因子相关性

分别采用物种丰富度、物种多样性指数和群落均匀度等指标对浙江省大雷山夏蜡梅群落植物物种多样性进行测定,并通过相关分析对各种指数与土壤因子的关系进行研究。据10个样地统计,共有维管植物74科、165属、193种。从种子植物属的地理成分来看,温带分布的类型居多。不同群落木本植物的物种丰富度和多样性指数以杉木+木荷林最高,群落均匀度以杉木林最高,毛竹林的各项指数最低。草本植物的物种丰富度以杉木+马尾松林最高,杉木林最低;多样性指数和群落均匀度以竹林最高,短柄枹+格药柃林最低。在不同群落的垂直结构中,乔木层的物种丰富度和多样性指数均小于灌木层,草本层的物种多样性在不同群落间变化较大。相关分析表明,夏蜡梅群落物种多样性与土壤有机质含量相关性较大,其中,木本植物物种多样性与有机质含量显著正相关,草本植物与有机质含量显著负相关。     

濒危植物夏蜡梅(Sinocalycanthus chinensis)的开花物候与传粉成功

野外定点观测了夏蜡梅在3个群体的开花物候进程,分别计算了结实率和结籽率,并分析了始花日和开花同步性等开花物候指数对其传粉成功的影响,还进一步从个体水平分析了开花时间对传粉成功的影响.结果如下:夏蜡梅的花期在5月上旬到6月下旬,开花物候参数在不同群体间存在较明显的差异,而各群体的开花进程均呈明显的"单峰型",且开花同步性高,为"大量开花模式".群体内各开花物候参数与传粉成功相关性不明显;群体间开花物候参数中的始花日和开花中值日与结实率呈极显著的负相关,终花日与结实率和结籽率分别呈极显著和显著的负相关.个体水平不同开花时间对结实率有着显著影响(F=15.960,df=3,P＜0.01),而对结籽率影响不大(F=2.358,df=3,P=0.073).相同海拔高度小生境不同对夏蜡梅的传粉成功影响不大,但不同海拔高度对夏蜡梅的传粉成功影响显著.作为一种濒危物种,夏蜡梅这种"集中开花模式"可以吸引更多的传粉昆虫,有助于其获得更多的传粉成功,但增加了其花粉在个体内及邻近个体间的传递,不利于花粉在群体间的扩散,而导致了一定程度的自交和近交衰退,这可能是夏蜡梅群体遗传变异性低、遗传分化明显及濒危的一个原因.     

不同海拔地区烤烟叶片光合特性的日变化特征

以3个遗传背景不同的烤烟品种(‘K326’、‘云烟87’、‘中烟103')为材料,研究不同海拔(500、900、1 300m)地区烤烟叶片的光合气体交换与叶绿素荧光参数的日变化特征,为烟草种植区划分和区域适宜烤烟品种配置提供理论依据.结果显示:(1)各品种烤烟叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和水分利用率(WUE)的日均值与海拔呈正相关关系,而其胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)的日均值与海拔高度呈负相关关系.(2)各品种叶片Pn、Ci、Gs及Tr的日变化在高海拔(1 300 m)地区呈“单峰”曲线变化,没有明显的光合“午休”现象;而在较低海拔(500 m和900m)地区呈不对称“双峰”曲线变化,在晴天中午时段叶片光合受到明显抑制.(3)3个烤烟品种叶片的PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)随着海拔的升高而提高.(4)各品种的日光合总量(∑Pn)均呈现随海拔升高而增加的趋势,且‘云烟87'的日光合总量显著高于其他两个品种;各品种的日蒸腾总量(∑Tr)均以海拔900m最高,海拔1 300 m最低.研究表明,海拔因素是影响和制约烤烟叶片光合特性及光合生产能力的关键因素,在品种布局时必须考虑其在不同海拔地区的光合特性.     

水分胁迫和温度对夏蜡梅叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响

夏蜡梅是浙江省特有的濒危单种属物种.本文研究了不同程度土壤水分胁迫和不同温度处理对2年生盆栽夏蜡梅光合作用的影响.结果表明:轻度和中度水分胁迫下夏蜡梅净光合速率分别下降至对照的92.3%和74.3%,净光合速率的降低主要由气孔限制引起;重度水分胁迫下,净光合速率仅为对照的44.4%,主要由非气孔限制引起.夏季夏蜡梅的光合适宜温度范围在20 ℃～28 ℃,39 ℃下其净光合速率、水分利用效率和最大光化学效率显著降低,暗呼吸速率和蒸腾速率显著升高.随着水分胁迫的加重及处理温度的升高,夏蜡梅光补偿点上升,光饱和点、表观量子效率和最大净光合速率下降.重度水分胁迫及高温是制约夏蜡梅生存的重要环境因子.