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中国濒危物种野生玫瑰的遗传多样性及其影响因子研究

作　者: 杨继红
导　师: 王仁卿
学　校: 山东大学
专　业: 生态学
关键词: 野生玫瑰种群生态学行茎繁殖遗传多样性 RAPD 就地保护
分类号: S685.12
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

野生玫瑰为国家二级保护植物,是栽培玫瑰育种的重要种质资源。野生玫瑰主要分布在中国北部沙质和砾质海岸、河口沙丘,是当地灌丛群落的优势物种之一。在过去二十年中,由于生境退化和丧失,野生玫瑰种群的分布范围、种群数目和大小都在急剧缩减,玫瑰灌丛常以小斑块状存在。本文对牟平野生玫瑰进行了种群生态学调查,在每个斑块中详细记录了斑块的面积,乔木层郁闭度,玫瑰的平均高度、盖度,草本层植物的种类等指标,对玫瑰的繁殖特性也进行了调查。玫瑰种群生态学调查表明:野生玫瑰多分布于海滨林缘地带,既喜光又需要乔木层对强光的遮蔽;在野生玫瑰群落中,玫瑰一般为单优种,灌木层伴生植物极少,而草本层种类相对较多,共有40余种。对玫瑰的繁殖特性进行的调查表明,尽管玫瑰每年都产生大量的果实和种子,但种子苗却很少见,土壤种子库也很贫乏,在自然环境中,野生玫瑰以行茎繁殖为主。在牟平种群中共观测到52种昆虫,其中访花昆虫9种,出现频率较高的黄胸木蜂（Xylocopa appendiculataSmith）、中华细腹食虫虻（Leptogaster sinensis Hsia）都起到了为玫瑰传播花粉的作用。把群落数据用相关软件进行分析,得出玫瑰的高度与盖度与其它指标之间的关系。研究发现:玫瑰的平均高度与盖度具有非常显著的正相关（r=0.4744,p=0.0108）,相关分析表明当玫瑰的高度增加时,玫瑰的盖度也相应增加;乔木层的郁闭度与玫瑰的盖度之间呈显著的负相关（r=-0.5474,p=0.0026）,但与高度相关不显著。当乔木层郁闭度增加时,玫瑰通过向外扩散来获得更多的阳光,但其高度不会显著增加。乔木层郁闭度与斑块面积没有显著的相关性,乔木层的覆盖不会使玫瑰无限制地向外扩张,玫瑰灌丛都形成了明显的边界。相关分析表明,玫瑰的高度与盖度与草本层植物的种类都没有显著相关。这些结果表明:乔木层郁闭度是影响玫瑰生长的主要的非生物因素,而玫瑰的存在不会显著影响当地生态系统的物种多样性。为了研究影响玫瑰遗传多样性的因素,我们对牟平玫瑰种群的遗传多样性与相关指标进行了相关分析。结果表明,玫瑰的遗传多样性与高度和盖度之间没有显著关系,与乔木层的郁闭度也没有显著关系,与克隆多样性的关系也不显著。但是当取样数较小（小于14）时,取样大小对遗传多样性有着显著影响,两者呈现显著的正相关（r=0.7279,p=0.00002）。当斑块面积较小时,斑块面积与遗传多样性呈显著正相关（r=0.6434,p=0.0012）,这与在斑块面积大的样地,取样数目多是分不开的。当斑块面积大于500 m²时,斑块面积与遗传多样性不再显著相关,表明斑块面积大的样地,遗传多样性不一定高。草本层植物的种类与玫瑰遗传多样性显著正相关（r=0.3927,p=0.0387）,草本层的覆盖改善了斑块内的小环境,利于有性繁殖的成功。对玫瑰空间距离与遗传距离的相关分析表明,随着空间距离的增大,遗传距离显著升高,各斑块间的遗传分化明显,相邻斑块间的关系较近。为了分析玫瑰的整体遗传多样性水平及遗传结构,本研究采用RAPD方法检测了该物种在中国仅存的四个较大种群的遗传多样性水平。遗传多样性研究结果显示,中国野生玫瑰种群具有较高的遗传多样性水平。四个种群的平均多态位点百分比（P%）为57.99%,平均Shannon多样性指数（H₀）为0.2826;总的遗传多样性水平为P%=75.30%,H₀=0.3513。中国野生玫瑰种群间具有较低的遗传分化(G_ST=0.1878),表明大部分的遗传多样性存在于种群内部。四个野生玫瑰种群中,图们江种群的遗传多样性最高（P%=66.27%,H₀=0.3117）,而且在种群中检测到了两条种群特异性谱带（OPS20-1,OPX04-3）;长山岛种群遗传多样性次之（P%=59.04%,H₀=0.3065）。图们江种群中包含了95.33%在总种群中频率大于0.05的带,长山岛种群包含了99.33%。这些结果说明在野生玫瑰的就地保护中,图们江种群和长山岛种群应给予优先保护;在迁地保护中,这两个种群也可以作为野生玫瑰种子或根茎繁殖体的来源地。在中国,四个种群均包含了95%以上在总居群中频率大于0.05的基因,野生玫瑰的濒危主要是人为影响而不是种群内因,因此要保护和恢复野生玫瑰种群首先要停止人类对其生境的破坏。本研究也可为其它与野生玫瑰伴生的海岸沙生濒危植物如单叶蔓荆、珊瑚菜、沙滩黄芩等的保护提供借鉴。

全文目录

摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
缩略语表  12-13
第一章前言  13-27
  1.1 植物保护遗传学研究  13-23
    1.1.1 遗传多样性  13-19
    1.1.2 系统发育和地理系统发育  19-22
    1.1.3 生境片断化中的物种保护遗传学  22-23
  1.2 RAPD标记在濒危植物保护遗传学中的应用  23-24
  1.3 玫瑰的生物学与生态学特性  24-25
    1.3.1 玫瑰的分类地位与生物学性质  24-25
    1.3.2 玫瑰的分布与生态学特性  25
    1.3.3 玫瑰的育种、经济及生态价值  25
  1.4 本研究的目的和意义  25-27
第二章研究内容、方法与技术路线  27-38
  2.1 研究内容  27
  2.2 研究方法  27-35
    2.2.1 研究区域的自然地理概况  27-29
    2.2.2 野生玫瑰种群的地理位置与烟台牟平种群中各斑块的相对分布  29-30
    2.2.3 牟平玫瑰种群的生态学研究  30-31
    2.2.4 中国玫瑰野生种群的遗传多样性研究  31-35
  2.3 技术路线  35-38
第三章影响野生玫瑰种群生长及遗传多样性的因子分析─以烟台牟平种群为例  38-68
  3.1 研究结果  38-65
    3.1.1 各斑块的群落特征  38-40
    3.1.2 繁殖与扩散  40-45
    3.1.3 斑块中各指标之间的关系  45-51
    3.1.4 各指标与遗传多样性的关系  51-59
    3.1.5 各指标与克隆多样性的关系  59-65
  3.2 讨论  65-68
第四章中国野生玫瑰种群的遗传多样性分析  68-89
  4.1 用 RAPD测度种群遗传多样性和遗传结构的主要指标  68-70
  4.2 结果  70-84
    4.2.1 中国野生玫瑰种群中检测到的RAPD位点的显性频率  70-75
    4.2.2 中国野生玫瑰种群的遗传多样性分析  75-76
    4.2.3 所有RAPD位点间的遗传分化  76-81
    4.2.4 种群间遗传一致度(I)与遗传距离(D)  81
    4.2.5 聚类分析  81-82
    4.2.6 野生玫瑰种群就地保护的有效性  82-84
  4.3 讨论  84-89
    4.3.1 种群遗传多样性与遗传分化  84-86
    4.3.2 与栽培玫瑰的比较  86
    4.3.3 野生玫瑰种群的就地保护  86-87
    4.3.4 野生玫瑰迁地保护的可行性  87-88
    4.3.5 玫瑰的入侵及在入侵地的遗传多样性  88-89
第五章结论与建议  89-93
  5.1 结论  89-91
    5.1.1 烟台牟平种群的种群生态学调查  89
    5.1.2 外部因素对玫瑰生长的影响  89
    5.1.3 影响玫瑰遗传多样性的因子  89-90
    5.1.4 中国玫瑰野生种群的遗传多样性及保护  90-91
  5.2 建议  91-93
    5.2.1 对种群保护管理的建议  91
    5.2.2 对进一步研究的建议  91-93
附录  93-100
  图版Ⅰ  93-95
  图版Ⅱ  95-100
参考文献  100-113
致谢  113-115
攻读学位期间撰写的学术论文  115-116
外文论文  116-164
学位论文评阅及答辩情况表  164

中国濒危物种野生玫瑰的遗传多样性及其影响因子研究

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