桃兒七形態(tài)與生理特征的地理變異及種子萌發(fā)生理

【摘要】 桃兒七是小檗科鬼臼亞科桃兒七屬一種多年生草本植物,因體內(nèi)所含鬼臼毒素可作為前體用于合成抗癌藥物而被人們大規(guī)模的無(wú)限制的濫挖濫采,植物資源及其生境都遭到了嚴(yán)重破壞,已被作為國(guó)家三級(jí)保護(hù)物種列入《中國(guó)珍稀瀕危植物名錄》,并被《中國(guó)植物紅皮書》收錄。本研究從保護(hù)生物學(xué)的角度出發(fā),從桃兒七的個(gè)體形態(tài)特征、種實(shí)形態(tài)特征、光合作用特征等的地理變異及其種子的萌發(fā)特性等方面對(duì)桃兒七的一些生物學(xué)特性進(jìn)行了研究。1.桃兒七的表型性狀無(wú)論在居群內(nèi)還是居群間都出現(xiàn)了不同程度的分化,且居群間的分化大于居群內(nèi)的分化,即桃兒七的形態(tài)特征在物種水平上有著豐富的變異。但桃兒七形態(tài)特征在整體水平上表現(xiàn)為分化的無(wú)序性,表明桃兒七的形態(tài)變異是各種環(huán)境因子和內(nèi)部遺傳因素綜合作用的結(jié)果。2.桃兒七種子產(chǎn)量較大,每果種子數(shù)隨緯度的增加而增多,單粒種重隨著緯度的增加而逐漸降低的,且這兩性狀在不同居群間已達(dá)到了顯著性差異(P＜0.05)。這是桃兒七在不同生境條件下對(duì)不同生活史策略的選擇結(jié)果。每果種子數(shù)與單粒種重之間表現(xiàn)出了很弱的負(fù)相關(guān)(r=-0.1659,p=0.134)。總的來(lái)看,對(duì)桃兒七來(lái)說(shuō),較大的果實(shí)含較多比較小的種子,而較小的果實(shí)具有較少但較大的種子。3.桃兒七種子的生活力及萌發(fā)率(92%)都很高。雖然外界因素對(duì)種子內(nèi)CAT、SOD和脫氫酶、淀粉酶等的活性存在不同程度的抑制或增強(qiáng),但其對(duì)桃兒七種子最終的萌發(fā)結(jié)果影響不大。致密的種皮、果皮內(nèi)容物以及種胚的發(fā)育和生理等并不是引起桃兒七種子休眠的主要原因。所以,桃兒七種子是否真的存在休眠,若存在,引起其休眠的具體原因又是什么,仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究來(lái)說(shuō)明。4.桃兒七是一種介于陽(yáng)生和陰生植物之間的耐陰植物,但不同地區(qū)的個(gè)體耐陰性也不太相同,中部和南部地區(qū)的桃兒七應(yīng)該更適合在較為陰蔽的地段生長(zhǎng),而北部地區(qū)的則更適于生活在光照狀況較好的環(huán)境中。且不同地區(qū)桃兒七在PFD-Pn響應(yīng)和CO_2-Pn響應(yīng)過(guò)程等方面已經(jīng)有了較大的變異,各項(xiàng)光合參數(shù)差別較大。表明隨時(shí)間的推移,生活在不同生境中的桃兒七不僅在形態(tài)等方面發(fā)生了適應(yīng)性變化,在光合生理方面也同樣發(fā)生了變異。且這種變異是由于不同桃兒七居群間的遺傳分化所致。5.根據(jù)我們的初步研究和觀察,認(rèn)為引起桃兒七種群更新困難、面臨瀕危的原因與過(guò)渡采挖、鳥類和鼠類等對(duì)果實(shí)的攝食、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期長(zhǎng)、種子不耐貯藏且萌發(fā)緩慢、生境破碎化嚴(yán)重等有關(guān)

【Abstract】 Sinopodophyllum hexandrum is an endangered species, which is resulted from human abusing exploration due to its commercial application on synthesis of precursor of anticancerogen. Here, for the purpose of conservation biology, this paper mainly researches its morphological characteristic, seed characteristic, photosynthetic trait on the geographical variation and its seed germination.1. Diversity is existed in both between and among populations in phenotype of S. hexandrum. Differention between populations is more than that of member among population, which indicated a varying variation on the level of species. However, differential randomness on whole is shown on its morphological characteristic, which indicated that its morphological variations result from environment factors and genetic factors in itself, but both factors are not real reason of geo-environmental regularity variation and which also shows a young species.2. S. hexandrum can produced greater seed and seed number per fruit increases with increasing latitude, while per seed weight decreased with the increasing the latitude and these two traits in different populations had a significant difference (P <0.05). That is different life history strategy of choice results in S. hexandru in different habitats. The correlation between the number of seeds per fruit species and single-grain weight shows a weak negative correlation (r =- 0.1659, p = 0.134). All in all, for S. hexandrum, the larger fruit contained smaller seeds smaller, or vice versa.3. Seed viability of S. hexandrum and germination rate is high. Although the effects of external environmental factors on the seeds catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), dehydrogenases and amylase activities showed inhibition or enhancement activity; however, little influence was taken place on its seeds germination. Dense seed coat, pericarp contents, and embryo development are not main reason of seed dormancy. Therefore, further research is performed to find the real reason of its seed dormancy.4. S. hexandrum is a shade-tolerant species between sun plant and shade plant, but their shade-tolerance is different among individuals from each region: S. hexandrum from the middle and the south areas are supposed to be suitable to grow in shady areas, the northern individuals are more adaptive to grow in the better light conditions. Farther more, the response course to photon flux density (PFD) and CO_2 concentration of S. hexandrum from different distribution areas exhibited biggish difference, all the photosynthetic parameters were different distinctly. These indicate that S. hexandrum growing in different habitat have formed adaptive change not only in their morphology but also photosynthetic physiology, and these variations are caused by genetic divergence among populations.5. To our best knowledge, the reason resulted in the endangered population are listed as follows: (1) over-exploration activity and environmental degradation; (2) animal's predatory behavior; (3) the longer vegetative growth stage; (4) slowly seed germination; (6) serious habitat fragmentation.

【關(guān)鍵詞】 瀕危植物; 桃兒七; 地理變異; 種子萌發(fā)
【Key words】 endangered plant; Sinopodophyllum hexandrum; geographical variation; seed germination
  桃兒七形態(tài)與生理特征的地理變異及種子萌發(fā)生理

中文摘要 3-5
ABSTRACT 5-6
第一章 文獻(xiàn)綜述 11-22
    1 瀕危植物保護(hù)生物學(xué)研究 11-12
    2 表型變異研究概況 12-14
    3 桃兒七研究進(jìn)展 14-20
        3.1 地理分布范圍及分布格局的生態(tài)適應(yīng)性 15-16
        3.2 形態(tài)特征及其營(yíng)養(yǎng)器官的解剖學(xué)特點(diǎn) 16-17
        3.3 系統(tǒng)位置 17-18
        3.4 發(fā)育生物學(xué) 18-19
        3.5 繁殖生物學(xué) 19
        3.6 化學(xué)成分及藥用開發(fā) 19-20
        3.7 化學(xué)成分的生態(tài)適應(yīng)性 20
        3.8 遺傳多樣性 20
    4 本文研究?jī)?nèi)容 20-22
第二章 桃兒七體形態(tài)變異初步研究 22-37
    1 材料和方法 23-24
        1.1 材料 23
        1.2 方法 23-24
    2 結(jié)果和分析 24-35
        2.1 不同居群桃兒七形態(tài)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析 24-28
            2.1.1 桃兒七形態(tài)特征變異狀況分析 26-27
            2.1.2 不同居群間桃兒七形態(tài)特征差異顯著性分析 27-28
        2.2 桃兒七形態(tài)特征的Mantel檢驗(yàn) 28
        2.3 桃兒七形態(tài)特征間的相關(guān)性分析 28-29
        2.4 桃兒七形態(tài)特征與經(jīng)緯度和海拔的相關(guān)性分析 29-30
        2.5 聚類分析 30-34
            2.5.1 對(duì)實(shí)體的聚類分析 30-33
                2.5.1.1 居群水平上的聚類分析 30-31
                2.5.1.2 個(gè)體水平上的聚類分析 31-33
            2.5.2 對(duì)性狀的聚類分析 33-34
        2.6 桃兒七形態(tài)特征的主因子分析 34-35
    3 討論 35-37
第三章 桃兒七種實(shí)形態(tài)變異初步研究 37-48
    1 材料和方法 38-39
        1.1 野外調(diào)查與取樣 38
        1.2 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定 38
        1.3 數(shù)據(jù)處理 38-39
    2 結(jié)果分析 39-43
        2.1 不同居群間種子及果實(shí)的形態(tài)特征變化 39-41
        2.2 同一居群不同單株種子及果實(shí)的形態(tài)特征變化 41-42
        2.3 桃兒七種子及果實(shí)形態(tài)特征間的相關(guān)性分析 42-43
        2.4 桃兒七種子及果實(shí)形態(tài)特征與緯度和海拔間的相關(guān)性分析 43
    3 討論 43-48
第四章 桃兒七光合生理特性的地理變異 48-59
    1 材料和方法 48-51
        1.1 試驗(yàn)材料 49
        1.2 測(cè)定方法 49-50
            1.2.1 光響應(yīng)(PFD-Pn)曲線測(cè)定 50 
            1.2.2 CO2響應(yīng)(CO2-Pn)曲線測(cè)定 50
            1.2.3 葉綠素含量的測(cè)定 50
        1.3 數(shù)據(jù)分析 50-51
    2 結(jié)果 51-56
        2.1 不同種源桃兒七光合作用的PFD-Pn響應(yīng)比較 51-52
        2.2 不同種源桃兒七光合作用的CO_2-Pn響應(yīng)比較 52-53
        2.3 不同種源桃兒七蒸騰速率(Tr)和瞬時(shí)水分利用效率(WUE)的光響應(yīng)曲線 53-54
        2.4 不同種源桃兒七氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、瞬時(shí)水分利用效率(WUE)的CO_2響應(yīng)曲線 54-55
        2.5 不同種源桃兒七葉綠素含量的比較 55-56
    3 討論 56-59
第五章 桃兒七種子萌發(fā)研究 59-70
    1 材料和方法 59-62
        1.1 試驗(yàn)材料 60
        1.2 試驗(yàn)方法 60-62
            1.2.1 種子千粒重的測(cè)定 60
            1.2.2 種子生活力的測(cè)定 60
            1.2.3 種子吸水速率的測(cè)定 60
            1.2.4 種子發(fā)芽率的測(cè)定 60-61
            1.2.5 種子萌發(fā)過(guò)程中生理指標(biāo)的測(cè)定 61
            1.2.6 土壤播種后的種子萌發(fā)試驗(yàn) 61-62
    2 結(jié)果 62-67
        2.1 種子千粒重 62
        2.2 種子的生活力 62
        2.3 種子的吸水速率 62-63
        2.4 種子的萌發(fā) 63-64
        2.5 種子萌發(fā)過(guò)程中的生理生化變化 64-66
            2.5.1 脫氫酶和淀粉酶活性 64-65
            2.5.2 抗氧化酶活性 65-66
            2.5.3 可溶性蛋白和脯氨酸含量 66
        2.6 土壤播種后的種子萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)果 66-67
    3 討論 67-70
第六章 桃兒七致危因素及保護(hù)對(duì)策 70-73
    1 瀕�，F(xiàn)狀 70
    2 致危原因 70-71
    3 保護(hù)對(duì)策及有關(guān)保護(hù)對(duì)策的研究展望 71-73
參考文獻(xiàn) 73-84
攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果 84-85
致謝 85

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