苏铁属植物叶表皮特征及其分类学和古生态学意义

苏铁属(Cycas)作为一类古老的裸子植物,经历了漫长的演化历史,因此,深入研究其形态特征与环境的相互关系,有望为古环境重建提供重要参考依据。本文分析西双版纳和深圳两地植物园栽培环境下27种苏铁属植物的叶表皮特征及气孔参数的差异,并进一步探讨气孔参数与系统发育的关系。结果表明:(1)苏铁属内叶表皮特征保守稳定,具有一定的分类学意义:依据表皮细胞及气孔器特征划分了四种叶表皮类型,可为苏铁现生植物或化石的鉴定提供参考。(2)四种叶表皮类型指示了不同的原生生境特征,对古环境具有一定的指示意义。(3)同一环境下,气孔参数在属内的种间差异显著,其次,气孔指数在属内变化与系统发育有关,除气孔指数具显著的系统发育信号外,其余气孔参数均无显著系统发育信号。本研究结果表明气孔参数法重建古大气CO2浓度时,需尽可能利用亲缘关系相近、叶表皮和生境皆相似的代理种,并明确气孔参数与大气CO2分压的相关关系在种间的异同,从而提高该方法的有效性。     

桉树杂交种对桉树枝瘿姬小蜂的抗性变异分析

植物种间杂交是一种普遍自然现象,杂交往往造成植物表型及生理变异,从而改变杂种抗虫性。与亲本种相比,杂种抗虫性可能增强或减弱,也有可能处于与亲本相似水平。初生、次生代谢物的质变与量变是引起杂种抗虫性变异的重要原因。近年来,桉树杂交育种已在世界范围内广泛应用并取得了显著成效,桉树杂交种间抗虫性表现参差不齐,因此,桉树是研究杂交种抗虫性变异机制的理想材料。以2个桉树杂交种巨细桉DH201-2、巨尾桉G9及桉树重要害虫桉树枝瘿姬小蜂为研究对象,比较了2个杂交种与其纯亲本种[(巨桉×细叶桉),(巨桉×尾叶桉)]间的抗虫性差异;同时,综合比较了品系间叶片性状(叶片厚度、含水率、比叶面积)、初生化合物(C、N、可溶性糖、可溶性蛋白)及次生化合物(总酚、单宁)差异,以研究桉树杂交种抗虫性变异的理化机制。结果表明:DH201-2感染桉树枝瘿姬小蜂的虫瘿数目显著高于其双亲本种,而G9上虫瘿数目显著低于其双亲本种。DH201-2与G9的叶片厚度与巨桉相近,而显著薄于另一亲本种。DH201-2叶片含水率显著高于细叶桉、与巨桉相近;G9叶片含水率则显著低于其双亲本种。相似的是,DH201-2和G9的比叶面积均显著高于其双亲本种。初生化合物方面,DH201-2叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著高于其亲本种,N含量则仅高于细叶桉;而G9叶片可溶性蛋白含量虽高于其双亲本种,可溶性糖含量则无显著差异,N含量显著低于其双亲本种。次生化合物方面,DH201-2叶片总酚和单宁含量显著低于其双亲本种,而G9则显著高于其双亲本种。因此,与其亲本种相比,DH201-2感虫性增加,而G9抗虫性增加;与桉树枝瘿姬小蜂发育相关的营养指标(如含水率、可溶性糖、N含量)及次生防御物质(如总酚、缩合单宁)在桉树杂交种组织内的含量差异影响了桉树杂交种对桉树枝瘿姬小蜂的抗性。在全球推行桉树杂交育种且桉树害虫数量逐年增加的大背景下,应加强对桉树杂交种抗虫性机制研究,为选育高抗品系及桉树产业可持续发展提供理论指导。