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杜鵑紅山茶保護(hù)生物學(xué)研究

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來(lái)源：作者：發(fā)布時(shí)間：2013-07-27 11:13

     杜鵑紅山茶(CamelliaazaleaWei)為我國(guó)特有的瀕危植物，僅見(jiàn)于陽(yáng)春鵝凰嶂自然保護(hù)區(qū)內(nèi)。本研究通過(guò)種群生態(tài)學(xué)、繁殖生物學(xué)和遺傳多樣性等多途徑的綜合研究，揭示了杜鵑紅山茶瀕危的內(nèi)在機(jī)制與外在因素，并開(kāi)展了組織培養(yǎng)快繁技術(shù)研究。主要研究成果總結(jié)如下：
      1．杜鵑紅山茶群落位于溪流兩岸，為以山茶科、茜草科和樟科等植物類群為優(yōu)勢(shì)的次生性常綠闊葉林。植物區(qū)系以泛熱帶成分為優(yōu)勢(shì)。
     2．杜鵑紅山茶種群小，以III和IV級(jí)植株為主，缺乏大樹(shù)和幼苗，種群結(jié)構(gòu)呈衰退型。杜鵑紅山茶的生態(tài)位寬度中等，主要居于灌木層，并與灌木層優(yōu)勢(shì)種有較高的生態(tài)位重疊。
     3．杜鵑紅山茶具四囊型花藥，腺質(zhì)絨氈層；藥壁發(fā)育為基本型；小孢子發(fā)育為同時(shí)型；小孢子四分體四面體形：花粉粒成熟時(shí)具二細(xì)胞；具雙珠被的倒生胚珠，薄珠心；胚囊發(fā)育屬雙孢八核蔥型。胚胎檢測(cè)結(jié)果表明，杜鵑紅山茶在大孢子發(fā)生及胚囊發(fā)育過(guò)程中，胚珠敗育率達(dá)65％。
     4．雜交指數(shù)(OCI)、花粉一胚珠比(P／O)和控制授粉試驗(yàn)結(jié)果顯示，杜鵑紅山茶的繁育系統(tǒng)為專性異交型，自交不親和，為典型的蟲媒傳粉型植物。授粉試驗(yàn)結(jié)果還表明，自然授粉的結(jié)實(shí)率很低，人工異株授粉可有效提高結(jié)實(shí)率。野外觀察發(fā)現(xiàn)，杜鵑紅山茶在自然條件下子房敗育率高達(dá)64％。杜鵑紅山茶具有兩型花柱，有利于接受異花花粉的L型花僅占20％，而易于產(chǎn)生白花授粉的M型花柱占76％。杜鵑紅山茶的有效傳粉昆蟲主要為蝶類和蜂類，但昆蟲的訪花頻率較低，這可能是導(dǎo)致自然授粉結(jié)實(shí)率低的主要原因。

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     5．杜鵑紅山茶自然結(jié)實(shí)率低，土壤層種子少，林下實(shí)生苗貧乏。種子質(zhì)量及活力檢測(cè)結(jié)果顯示，杜鵑紅山茶飽滿種子僅占調(diào)查總數(shù)的40％，其中有活力種子比例為73％。種子萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)果表明，杜鵑紅山茶新鮮種子的平均萌發(fā)率僅為38％。自然結(jié)實(shí)率低、種子質(zhì)量差以及種子向幼苗的轉(zhuǎn)化率低，直接限制了杜鵑紅山茶種群的生存和發(fā)展，成為其種群更新的大瓶頸。
     6．RAPD和ISSR分析結(jié)果表明，杜鵑紅山茶遺傳多樣性較低。物種水平上的多態(tài)性位點(diǎn)百分率(PPB)分別為38．83％和55．29％，Nei’s基因多樣性指數(shù)分別為0．1435和0．2191，Shannon多態(tài)性信息指數(shù)分別為0．2140和0．3215。杜鵑紅山茶種群的絕大部分遺傳變異存在于兩個(gè)亞種群內(nèi)，亞種群間的變異量很少，Gsr值分別為0．1242和0．0922。聚類分析的結(jié)果表明，杜鵑紅山茶兩亞種群間有較高的遺傳相似性。
     7．組培實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，腋芽增殖是杜鵑紅山茶異地繁殖的有效途徑。以杜鵑紅山茶種子在室內(nèi)環(huán)境條件下萌發(fā)生長(zhǎng)的實(shí)生苗為材料，切取帶有腋芽的莖段作為外植體，可以實(shí)現(xiàn)種苗的快速繁殖。適用于誘導(dǎo)腋芽萌發(fā)及生長(zhǎng)的培養(yǎng)基配方為：MS+BA1．Omg／L+IBA0．01mg／L+GA310mg／L+蔗糖2．5％，該培養(yǎng)基可使腋芽萌發(fā)率達(dá)到60％。適用于誘導(dǎo)芽條生根的培養(yǎng)基配方為：1／2MS+IBA1．Omg／L+活性炭0．5％+蔗糖1．5％，在接種前用10mg／L的IBA溶液浸泡芽條基部20-30min可以收到更好的效果。在誘導(dǎo)杜鵑紅山茶胚狀體形成時(shí)，以接近成熟或已經(jīng)成熟的胚為外植體的培養(yǎng)效果最好。硫酸鹽和硝酸鹽的含量和比例對(duì)杜鵑紅山茶胚狀體再生植株具有重要影響，將胚狀體轉(zhuǎn)移到成分為MS+NH4N0310．31mmol／L+KN039．39mmol／L+K2S041．5mmol／L+BA2．0mg／L+IBA0．2mg／L+谷氨酸1．0mg／L的培養(yǎng)基上，可以取得比標(biāo)準(zhǔn)MS培養(yǎng)基更好的培養(yǎng)效果，胚芽分化率達(dá)到了8．3％。

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8．綜合以上研究結(jié)果，杜鵑紅山茶瀕危的內(nèi)在機(jī)制有4點(diǎn)：1)大孢子的發(fā)生及胚囊發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)∮斐纱罅坎挥N子的產(chǎn)生。2)自交不親和性和花柱異長(zhǎng)現(xiàn)象導(dǎo)致高子房敗育率。3)傳粉昆蟲訪花頻率低導(dǎo)致自然結(jié)實(shí)率低。4)種子質(zhì)量差，休眠期長(zhǎng)，種子向幼苗的轉(zhuǎn)化率低。杜鵑紅山茶致瀕的外在因素主要是人類活動(dòng)的干擾和水電站的干擾。根據(jù)上述研究結(jié)果，我們對(duì)杜鵑紅山茶提出了加強(qiáng)就地及遷地保護(hù)的措施，配合人工授粉和快速繁育技術(shù)研究，找出有效擴(kuò)大種群的途徑。

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