天山北部拟南芥自然居群表型变化的环境依赖特征

拟南芥(Arabidopsis thaliana)是植物生物学的模式植物, 在分子遗传学方面已经积累了丰富的研究成果, 但目前对拟南芥自然分布的生境特点、表型变化的环境依赖特征等研究很少, 极大地限制了对拟南芥进化动力和机制的理解。为了了解在微环境下拟南芥种群分布和表型性状的变化特点, 对天山北部分布于塔尔巴哈台山、阿尔泰山和天山的10个拟南芥种群的分布特征、表型的变化特点, 以及与综合环境因子的相互关系进行了分析。结果表明: 除分枝数外, 株高、株重、根重、单个果实重量、单株果数、单株果重、果长、果实开裂力度、单株果重/总重9个特征在种群间变化显著, 可塑性能力较强; 但方差分析和变异系数结果显示, 角果长度、果实开裂力度在种群内和种群间的变化相对较小。表型特征在山系间、经纬度和海拔间的变化规律不明显。拟南芥主要分布于pH值和HCO₃ ^-含量低, 有机质丰富, 且有一定坡度的沙土地块上。种群内拟南芥分布频度很低, 在1.56%-10.69%之间, 空间自相关距离在15.4-46.7 cm之间变化较大, 10个种群均呈现极显著集群分布, 分布的集群性受果实开裂力度的影响显著, 而果实开裂力度随环境胁迫而极显著增加。总结认为: 天山北部拟南芥生长和分布主要受微环境的影响, 在干旱环境下, 拟南芥主要通过增加繁殖分配比例, 产生难开裂的果实, 促使种子短距离扩散于母株周围, 确保子代利用原适宜生境来生存繁衍。     

不同居群山桐子果实表型性状变异及与环境因子的关系

以国内14个山桐子居群为研究对象,采用方差分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,探究山桐子果实表型性状变异及其与环境因子的关系。结果表明：(1)山桐子的9个果实表型性状在居群间和居群内均有广泛变异,居群间各表型性状的变异系数为6.47%—32.51%,居群内各表型性状的变异系数为4.69%—35.21%。单串果穗重和单串果实重的变异系数较大,单果横径、单果纵径及单果重的变异系数均较小。河南农业大学林木种苗繁育工程技术中心居群表型变异最丰富,四川省方山村居群最小。山桐子果穗表型性状与果实产量性状呈显著正相关,通过聚类分析可将山桐子14个居群分为4个类群,类群Ⅳ中山桐子果实表型性状最为优良,果穗大、单果重,表现出突出的育种优势。(2)山桐子14个居群地土壤pH在5.36—8.49范围内,多数居群土壤为酸性,土壤有效氮、有效磷、有效钾含量低。(3)环境因子中全氮对山桐子果实表型性状影响较大,土壤pH、有效磷含量与果实表型性状存在显著相关性。山桐子果实表型性状存在丰富变异,果穗外形对其产量有着显著影响;土壤pH及有效磷含量是影响山桐子果实表型性状的主要土壤养分因子,在生产中或可通过调节...     

灯盏花种质资源群体表型多样性研究

以采集自云南和贵州的21份灯盏花种质资源为材料,观测了它们的群体表型性状特征,并分析了这些表型性状的遗传多样性.结果表明:灯盏花种质资源的表型质量性状在居群内外均有丰富变异,不同质量性状的频率不同,并以多叶型的植株、绿色的茎、疏的茎毛、倒披针型的基生叶、全缘叶、锐尖的叶尖、花色淡紫和黄色的管状花冠口等为代表性表型性状.居群内各数量性状间以单株基生叶数和单株分枝数变异系数较高(均超过50%),而花序直径变异系数最低(18.14%);居群间各表型性状以株高和单序管状花数变异系数较高(52.98%和41.98%),而单株基生叶数和基生叶长变异系数较低(<20%).地理类群间表型分化系数为26.58%,地理类群内表型分化系数为73.42%.灯盏花性状表型多样性指数以株高最高(2.243),以单株分枝数和单株基生叶数较低(1.723和1.874),总体平均表型多样性指数为2.028;不同地理类群的表型多样性指数为1.589~1.890,并以楚雄地区最高,曲靖地区最低.研究发现,灯盏花种质资源具有丰富的质量和数量性状变异,多数性状的地理类群内变异大于地理类群间,且表型多样性指数相对较高,对其地理类群内变异的保护和利用对灯盏花育种具有重要的意义.     

缙云山草珊瑚(Sarcandra glabra)天然居群结实特征的变异性研究

对缙云山草珊瑚8个天然居群结实特征的20项表型性状的变异性进行了研究,结果表明:各表型性状在居群内与居群间都存在很大的变异性,其中种实产量、果序数和果序分枝的变异程度较高,而果实和种子的特征指数变异程度较低,同类性状果实的变异程度要大于种子;平均变异系数最大的性状是四分枝果序百分比(1.477),最小的是种子长宽比(0.041);变异程度最大的居群是居群6(0.564),最小的是居群4(0.292);各居群间除果序分枝总数差异不显著、果序数和二分枝果序百分比差异显著外,其它17项表型指标均达到极显著水平,表明缙云山草珊瑚各居群间已经发生了明显的形态分化;居群内和居群间变异分别占总变异的60.7%和39.3%,说明居群内变异是表型变异主要来源,但居群间变异也不容忽视;欧氏距离聚类将所有居群划归为两大类群,主要与居群的群落类型与干扰程度有关;表型性状的Pearson相关性聚类显示草珊瑚同类性状在表型分化过程中具有很强的相关性。     

东兴金花茶表型变异研究

对东兴金花茶(Camellia tunghinensis Chang)5个自然居群的表型变异特征进行研究。结果表明：东兴金花茶多数表型指标居群间变异大于居群内变异;20项表型指标中,果柄粗(FHT)、果实横径(FD)、果实纵径(FT)和果实重量(FM)等13项指标在居群间的差异达到了极显著水平(P<0.01),其中,种子重量百分比(SMPF/FM)的变异程度最大,而种宽(SB)的变异程度最小;表型总体在居群间的差异未达到显著水平;按变异系数均值大小,5个居群的排列顺序为SFSH1 (0.272)＞MJG (0.217)＞SFSH (0.207)＞SHL (0.190)＞DGL (0.170);平均株高、植株基径与各表型性状间的相关性不显著;不同表型性状间存在一定的相关性。     

余甘子天然居群果实形态变异研究

为了从数量性状上分析余甘子天然居群果实表型性状在居群间和居群内的变异,在云南省选取了6个余甘子天然居群,分别测量了其8个果实表型性状并作比较分析。结果显示:(1)余甘子果实表型性状在居群间和居群内存在着较丰富的变异,8个果实性状在居群间的F值为20.17～35.21,部分差异达到显著水平;居群内的F值为1.27～3.07,差异均达到极显著水平。(2)余甘子居群内的平均表型变异接近90%,是余甘子果实表型遗传变异的主要来源。(3)余甘子表型性状的变化与生态和地理因子显著相关;主成分分析结果显示,单果重、果实横径、外果皮重、果核宽、果核重等5个表型性状指标是反映滇西北余甘子果实表型差异的主要因素。     

油松天然群体的种实性状表型多样性研究

为了揭示油松天然种群在不同地理环境条件下表型变异的程度和规律,在油松整个天然分布范围内选择了12个具有代表性的居群作为研究对象,对其球果、种子、种翅等12个种实性状的变异程度及其与环境因子间关系进行了比较分析。结果显示:(1)各个性状在居群内和居群间均存在较大的变异(CV>12%)。其中千山(QS),曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群表现出了较高的变异(CV>20%),而球果干重(CDW)和种子长(CL)是所有表型性状中变异幅度最大的(CV分别为31%和21%),但种翅性状与其他性状相比具有较高的稳定性。(2)巢式设计方差分析表明,在居群内表型分化系数(Vst)变化在3.18%~89.86%之间,而群体间的Vst为38.97%;与其他针叶树种相比,油松拥有较高的表型分化系数,且居群内的变异程度远高于居群间的变异,尤其是千山(QS)、曾家镇(ZJ)和互助(HZ)3个居群,这说明油松具有较高的环境异质性适应能力或恶劣环境耐受能力。(3)相关性分析表明,该研究的各形态特征与潜在蒸发量均为负相关,且大部分形态指标间及它们与潜在蒸发量间存在显著相关性,表明潜在蒸发量是油松形态特征变化的最重要环境影响因子,预示油松最适宜生长于温暖潮湿的环境中;并表明因各形态特征间相互紧密关联,所以它们受环境条件影响而共变。     

四川西部川赤芍野生居群的表型多样性分析

为揭示四川西部川赤芍〔Paeonia anomala subsp.veitchii(Lynch)D.Y.Hong et K.Y.Pan〕表型性状的变异规律,对川赤芍6个野生居群的株高、茎基粗、叶片和花部性状等15个表型性状进行了比较;并在此基础上,对各表型性状进行了方差分析、变异系数(CV)分析、离散系数(R′)分析、Shannon-Weaver遗传多样性指数(H′)分析、主成分分析和聚类分析.结果表明:川赤芍15个表型性状在居群间均存在极显著差异;除顶小叶长宽比外,其他14个表型性状在居群内均存在极显著或显著差异.15个表型性状在居群内的F值均明显小于居群间.15个表型性状中,每枝着花量的CV平均值最大(33.68%),花瓣数的CV平均值最小(11.26%);6个居群中,阿坝州小金县两河乡(P1)和阿坝州小金县四姑娘山镇(P2)居群的CV平均值较大,阿坝州金川县万林乡(P4)和阿坝州马尔康县卓克基乡(P5)居群的CV平均值居中,阿坝州汶川县卧龙自然保护区(P3)和甘孜州炉霍县充古乡(P6)居群的CV平均值最小.15个表型性状中,株高的R′平均值最大(64.48%),萼片数和苞片数的R′平均值均最小(37.50%);6个居群中,P2居群的R′平均值最大(56.66%),P3居群的R′平均值最小(43.65%).川赤芍6个居群15个表型性状的CV值和R′值的平均值分别为18.70%和49.80%.川赤芍15个表型性状和6个居群的H′平均值均较高,分别为1.6475和1.4510.主成分分析结果显示:叶片形态和花部特征是川赤芍表型变异的主要因子.聚类分析结果显示:在欧氏距离7.12处,川赤芍6个居群被分成2支,其中,P6居群单独聚为一支,其他5个居群聚为另一支,表明生境相似的居群更早地聚在一起.研究结果显示:四川西部川赤芍表型性状在居群间变异丰富,这与其叶片形态、花部特征及生境关系密切.     

新疆东天山地区宽刺蔷薇居群表型多样性分析

对新疆东天山地区6个宽刺蔷薇（Rosa platyacantha）居群进行叶片、花序、果实、种子等11个表型性状的遗传多样性分析,结果表明：宽刺蔷薇各表型性状无论在居群间还是在居群内均表现出显著或极显著差异,存在丰富的表型多样性。6个居群11个性状的平均表型分化系数为27.50%,表明居群内多样性较居群间多样性更为丰富。各表型性状平均变异系数为16.51%,离散程度相对较低。对表型性状进行的变异系数多重比较和主成分分析均显示,果实相关性状的变异是造成宽刺蔷薇表型变异的主要来源。性状相关性分析进一步发现,生殖生长与前期的营养生长并无明显相关关系。聚类分析结果表明,6个宽刺蔷薇居群的表型性状并没有严格依地理距离聚类,而是受到遗传因素与环境条件特别是海拔因子的共同影响。     

沙生植物沙鞭不同居群形态变异研究

以沙鞭(Psammochloa villosa Bor.)20个自然居群为研究对象,对其株高、花序长度、旗叶长度、旗叶宽度和小穗长度等12个表型性状进行形态变异研究。结果显示,12个性状群体间F值为1.832~8.958,达到显著或极显著水平,表明沙鞭不同居群表型性状存在广泛变异,且变异程度各不相同;主成分分析结果显示,前4个主成分代表了沙鞭形态多样性的82.277%,其中旗叶长度、旗叶宽度、颖片长度、小穗长度等是造成不同居群表型性状差异的主要因素;依据欧式距离对参试居群进行的UPGMA聚类分析结果表明,当遗传距离为20.5时,可以将20个沙鞭野生居群划分为两类,且各表型性状并没有依居群地理分布而聚类。     

极小种群野生植物梓叶槭的种实表型变异特征

表型变异是植物遗传变异与环境异质性相互作用的结果, 是植物适应和进化的具体表现。为揭示极小种群植物梓叶槭(Acer catalpifolium)的种实表型在其适应环境过程中的变异特征, 明确梓叶槭优质种源地, 为该物种的保护提供基础数据, 本研究以天然分布的5个小种群的11个种实性状为研究对象, 采用巢式方差、变异系数、表型分化系数等多种指标, 探讨了其种群间和种群内的表型变异。结果表明: 梓叶槭种实表型性状在种群间和种群内均存在着显著的差异, 种群内的变异(63.11%)大于种群间的变异(23.61%), 种群间平均分化系数为27.23%, 分化程度在槭树科植物中相对较大。种子厚度的平均变异系数最高(40.64%), 其次是果柄长。翅果千粒重的平均变异系数最小(1.57%), 是最稳定的种实性状。都江堰种群的表型多样性最丰富, 平武种群的则最低; 气象因子对梓叶槭种实表型性状的影响不显著。就种实表型性状而言, 虽然雷波种群的翅果最大, 平武种群的种子最大, 同时两者均具有最大的种子厚度和质量均一度。故平武和雷波种群均可作为梓叶槭优质种质资源的候选地。     

Phenotypic variations in natural populations of Amygdalus pedunculata

Aims Our objectives were to determine the phenotypic variations, adaption and distribution patterns in seven natural Amygdalus pedunculata populations.Methods We analyzed 14 phenotypic traits from 120 individuals in seven populations of A. pedunculata by variance analysis, correlation analysis, and cluster analysis.Important findings Results showed that there were plentiful phenotypic variation within and among populations. In particular, the phenotypic variation within population was 40.91%, higher than that among populations (35.29%), which indicated that the phenotypic variation within population was the main source of the phenotypic variation in A. pedunculata. Mean differentiation coefficient was 45.90%, and mean coefficient of variation of 14 traits was 15.59%, ranged from 9.39% to 31.98%. Mean annual temperature, latitude, length of frost-free period, longitude and altitude appear to be prominent ecological factors influencing phenotypic traits. Mean annual temperature and length of frost-free period were key indicators to phenotypic of A. pedunculata in different site conditions. According to principal component analysis and unweighted pair-group method with arithmetic means (UPGMA) cluster analysis, the seven populations of A. pedunculata could be divided into two groups. In mountainous region, A. pedunculata’s leaf blade was usually rotund to oblong, fruit nearly spherical shape with shorter fruit stem, stone was usually ovoid to spherical shape. In contrast, in sandy region, leaf blade was long oval to ovate-lanceolate, fruit and stone was usually flat ovoid with longer fruit stem. Our results provide critical information for the resource collection and breeding of this ecologically important species.     

喜旱莲子草在青藏高原对模拟增温的可塑性: 引入地和原产地种群的比较

气候变暖背景下植物可通过关键性状的表型可塑性来适应环境温度的增加。表型可塑性增强进化假说预测定植到新环境中的入侵植物种群具有演化出更强表型可塑性的潜力。此前对可塑性进化的研究涵盖了外来植物性状对水分条件、光照变化、土壤养分、邻体根系以及天敌防御等的响应, 而较少有研究关注增温条件下植物重要性状的可塑性进化。已有的部分研究多集中在温带和热带地区, 而较少关注入侵植物在高寒地区对增温的响应; 且研究多集中在植物生长相关性状, 较少关注功能性状和防御性状。本研究采用同质园实验比较了喜旱莲子草6个引入地(中国)种群和6个原产地(阿根廷)种群, 在西藏拉萨模拟全天增温2℃处理下的适合度性状、功能性状和防御性状的响应差异。结果表明: (1)高寒地区模拟全天增温显著提高了喜旱莲子草总生物量(+36.4%)、地上生物量(+34.5%)、贮藏根生物量(+51.4%)和毛根生物量(+33.6%), 降低了分枝强度(-19.8%)和比茎长(-30.2%); (2)模拟全天增温使引入地种群的比叶面积和黄酮含量增加, 而原产地种群则相反。这些结果表明高寒地区全天增温2℃对喜旱莲子草可能是一种有利条件。引入地种群的适合度性状对模拟全天增温2℃的响应比原产地种群更强, 而其光能利用相关性状和防御性状的响应可能提升了其在高寒地区的适合度。因此, 在未来全球气候变暖的背景下, 高寒地区温度升高可能更有利于喜旱莲子草引入地种群的定植和扩散。     

Phenotypic variations in cones and seeds of natural Pinus kesiya var. langbianensis populations in Yunnan Province,China

以云南省思茅松(Pinus kesiya var. langbianensis)天然分布区的11个种群的16个种实性状为研究对象, 采用巢式方差分析、变异系数、相关分析和非加权配对算术平均法(UPGMA)等多种分析方法, 探讨思茅松种群间和种群内的表型变异。结果表明: 思茅松种实表型性状在种群间和种群内均存在着较丰富的差异, 种群内的变异(54.76%)大于种群间的变异(10.44%), 种群间平均分化系数为11.95%, 分化程度相对较小。球果总种子数的平均变异系数最高(35.51%), 其次是球果质量(35.1%), 种子大小的平均变异系数最小(8.86%), 成为最稳定的种实性状; 景谷县的表型多样性最丰富, 景洪市则最小。球果和种子大部分表型性状之间存在显著或极显著相关, 其中球果长和球果质量越大, 种鳞长、种子长、种翅长、千粒重、球果总种鳞数和球果总种子数就越大。生态因子中, 年平均气温对表型性状影响最大, 其次是1月平均气温和>5 ℃积温。利用种群间聚类分析可以把思茅松的11个种群分为2类4个亚类, 表型性状依据地理距离进行聚类, 聚类结果与年降水量和>5 ℃积温相关性显著。     

东北杏种质资源多样性及其地理变化

东北杏(Armeniaca mandshurica)是集观赏、经济、用材于一体的重要树种, 长期以来主要处于野生和半野生状态, 鲜有相关研究报道。该研究对东北杏主要分布区内种质资源状况开展了调查, 选择来自辽宁、吉林与黑龙江的47份典型种质进行了22个定量描述性状和7个定性描述性状的观测, 旨在为该树种的种质资源收集、评价与保护提供重要参考。采用变异系数等指标分析定量描述性状多样性, 使用频率分布等指标分析定性描述性状多样性。通过趋势面方法分析定量描述性状的地理变化规律。利用99对SSR引物对47份东北杏种质进行PCR扩增, 应用遗传相似系数分析东北杏种质的遗传多样性。基于表型性状和SSR分子标记采用聚类分析方法分别对种质进行分类。东北杏不同种质间呈现出较高的表型多样性, 其中19个定量描述性状指标的变异系数在9.40%-55.98%之间, 变异系数最大的为小枝长度, 变异系数最小的为种仁宽; 7个定性描述性状的Shannon-Wiener指数在0.58-1.22之间。由于调查区域的地理位置与主要气候因子间存在着显著的相关性, 东北杏种质的定量描述性状与其地理位置有着密切的关系。其中, 小枝长度呈由东向西逐渐增大的梯度变化, 小枝粗度、种子质量呈由北向南逐渐增大的梯度变化, 果柄长呈由东北向西南逐渐增大的梯度变化; 小枝长度、果柄长与海拔呈正相关关系, 小枝粗度与海拔呈负相关关系, 种子质量与海拔相关性很小。基于26个表型性状进行系统聚类, 将47份东北杏种质分为4类, 分类结果主要体现了东北杏种质特征的差别, 同时也在一定程度上体现了种质产地的效应; 基于遗传相似系数进行聚类分析, 将47份东北杏种质也分为4类, 分类结果体现了种质产地效应; 卡方检验表明, 两种聚类结果相关性不显著, 外在环境是影响东北杏表型变异的重要因素。     

放牧影响下典型草原克氏针茅和多根葱根系属性比较

植物根系属性与其生态适应性密切相关.为明确不同放牧干扰下克氏针茅和多根葱两种优势植物根系属性差异,比较了轻度放牧、中度放牧、重度放牧下克氏针茅和多根葱地下根系长度、根系表面积、根系直径、根系体积、根尖数、根系分叉数、比根长和比表面积的形态特征,分析了2种植物根尖比、根长比、表面积比、体积比等根系形态格局,研究两种植物对...     

Root architecture,plant size and soil nutrient variation in natural populations of <Emphasis Type="Italic">Arabidopsis thaliana</Emphasis>

Phenotypic variation in ecologically important traits may vary at large and small geographic scales, and may be shaped by natural selection. Here our explicit aim is to evaluate phenotypic differentiation among local populations and examine its relationship with ecological edaphic and climatic features that could lead to local adaptation. We characterized six populations of the model plant Arabidopsis thaliana over 3 years in the field in its native range. At each site, we measured edaphic conditions and aboveground and belowground phenotypes. In addition, we grew plants from the six characterized populations in a common greenhouse along with an additional fifteen populations from the Iberian Peninsula to examine evolutionary and ecological differentiation among populations, and relationships between geographic and ecological distance to phenotypic differences among populations. Significant differences in aboveground and belowground traits, population density, and micro- and macro-nutrient soil concentrations were found among the field populations. In particular, root architectural traits differed significantly among field populations. Complex patterns of ecological differences among population and plant phenotypes emerged when examining edaphic conditions in the Extremadura region, and geographic and climate variables at a broader scale of the Iberian Peninsula. We report levels of phenotypic variation at the local scale comparable to those found at broad geographic scales and report that local edaphic conditions contribute to population-level phenotypic variation in root and shoot traits. To our knowledge, these are the first reports of among population root architectural variation from natural field populations for this model organism. We demonstrate how ecological features, such as soil nutrients, can be associated with the phenotypic variation of A. thaliana measured in natural populations and may contribute to adaptive differentiation at a local scale.     

High-level phenotypic variations in populations of Armeniaca sibirica in Nei Mongol,China

Aims Our objectives were to determine the variations in phenotypic traits of Armeniaca sibirica populations and their spatial patterns. Methods We used nested variation, coefficient of variation, multi-comparison, correlation analysis and principal component analysis to analyze the 23 phenotypic traits for 130 individuals in 13 populations of A. sibirica. Important findings The results showed that there were significant differences in phenotypic variations among and within populations. The variation was greater among populations (47.15%) than within population (16.43%). The mean phenotypic differentiation coefficient was 73.03% among populations, indicating the variance among populations being the main source of the phenotypic variation. The average variation coefficient of 23 traits ranged from 7.01% to 27.23%, with an average of 14.28%. The variation coefficient of nutlet was highest (15.67%), and the variation coefficient of fruit was smallest (12.11%). The phenotypic diversity is highest in Wanjiagou Tumotezuoqi and smallest in Horqin, Right Front Banner Chaersen. Longitude, mean annual precipitation and sunshine duration were significantly correlated with major traits of phenotypic. The 13 populations could be divided into four groups according to the principal component analysis. Leaf traits of Wula Mountain and nutlet traits of Archorchin Banner were significantly correlated with ecological and geographic factors.     

内蒙古山杏种群表型变异

为明确内蒙古山杏(Armeniaca sibirica)种群间和种群内的表型变异程度和变异规律, 以内蒙古山杏自然分布区的13个种群的23个表型性状为研究对象, 采用巢式方差分析、多重比较、变异分析、相关性分析和主成分分析等多种分析方法, 对种群间和种群内的表型多样性及其与地理生态因子的相关性进行了讨论。研究结果表明: 内蒙古山杏的表型性状在种群间和种群内均存在丰富的变异, 种群间的变异大于种群内的变异, 表型性状的平均分化系数为73.03%, 种群间变异是山杏表型变异的主要变异来源。各性状的平均变异系数为14.28%, 变异幅度为7.01%-27.23%, 其中核的变异系数最大, 果的变异系数最小。土默特左旗万家沟种群表型多样性最丰富, 科尔沁右翼前旗察尔森种群表型多样性最小。表型性状主要受经度、年降水量以及年日照时间3个主要地理生态因子影响。通过主成分分析可以把13个种源区划为四大类, 其中乌拉山种群的叶性状和阿鲁科尔沁旗种群的核性状受地理生态因子影响最大。