（生态学专业论文）濒危植物夏蜡梅（sinocalycanthus+chinensis）繁殖生态与遗传分化研究.pdf

摘要 濒危植物夏蜡梅( s i n o c a l y c a n t h u sc h i n e n s i s ) 繁殖生态与遗传分化研究 生态学专业硕士研究生张文标 指导教师金则新教授 摘要 夏蜡梅( s i n o c a l y c a n t h u sc h i n e n a s ) 为蜡梅科( c a l y c a n t h a e e a e ) 夏蜡梅属的落叶灌木，为浙江 省特有的第3 纪孑遗植物，仅分布于浙江省i 临安市和天台县的狭小范嗣内，野生资源十分有 限，已列为国家2 级濒危保护植物。本研究以夏蜡梅为对象，对其开花物候、繁育系统、果 实和种子形态变异、遗传结构等方面的特征进行了初步研究，探讨了夏蜡梅可能的濒危原因， 旨在为夏蜡梅科学有效的保护提供理论依据。研究结果表明： 1 、夏蜡梅花各部形态和数量存在普遍的变异。单花花期为7 9 天，单花花期依其形态和 雌雄性功能表达可分为6 个时期：蕾期、开花前期、雌性期、两性期、雄性期和谢花期夏 蜡梅群体花期在5 月上旬到6 月下旬，开花物候在不同样地问存在较明显的差异，而各样地 的开花进程均提明显的“单峰型”，且开花同步性显著，为“大量开花模式”物候指数始花 日，终花日与结实率和结籽率之间存在显著负线性相关，开花中值日与结实率也存在显著负 线性相关。个体水平不同开花时间对结实率有着显著影响，而对结籽率影响不大，表明夏蜡 梅的生育力受剑了一定的资源限制相同海拔高度小生境不同对夏蜡梅的繁殖成功影响不大， 但不同高海拔高度对夏蜡梅的繁殖成功影响显著。作为一种濒危物种，夏蜡梅这种“集中开 放花”的开花模式可能有助丁：增加个体的繁殖成功，而在长期自然选择的作用下形成并维持。 2 、夏蜡梅花雌雄蕊异熟，雌蕊先熟，存在明显的两性期，其雌雄蕊在空间上没有明显的 分离，这可以在缺少有效传粉者时为其提供一定的繁殖保障。夏蜡梅的杂交指数为3 ，花粉 胚珠比约为2 9 5 7 1 士5 8 3 9 结合人工套袋授粉实验、开花物候特征以及遗传结构的分析，认为 夏蜡梅的繁育系统以异交为主，自交亲和，为混合交配系统。 3 、测量夏蜡梅的果实和种子1 2 项形态学指标，果实和种子的性状以灌丛生境最优、其 次是竹林生境、最差的是常绿阔叶林生境。表型性状在群体间和群体内都存在着一定程度的 变异，其中群体间的变异系数的平均值从6 1 7 1 ( 每果种子数) 到7 5 1 ( 种子厚) 。夏蜡梅种子形态 西南大学硕十学位论文 较果实稳定。p c a 分析结果将4 个群体大致分为3 组，杉木林生境和常绿阔叶林生境果实和 种子形态最接近，为一组，竹林生境和灌丛生境各为一组。夏蜡梅果实和种子形态与光照条 件的相关性最大，与土壤因子的相关性较小。 4 、用r a p d 技术对不同生境夏蜡梅群体的遗传多样性进行分析，t 2 个随机引物在8 0 个 个体中共检测到1 8 2 个可重复的位点，其中多态位点为4 9 个，总的多态位点百分率为2 6 9 2 。 4 个群体的多态位点百分率在6 0 4 - 一1 1 5 4 之间，平均为8 9 3 。其中竹林群体最高，常绿 阍叶林群体晟低大小顺序为竹林群体 灌丛群体 杉木林群体 常绿阔叶林群体，s h a n n o n 指数和n e i 指数估算结果为灌丛群体最高，其次是竹林群体，第3 是杉木林群体，最低的是常 绿阔叶林群体。a m o v a 分子差异分析表明夏蜡梅不同生境群体问遗传分化程度高，7 1 9 1 的变异存在于群体问，2 8 0 9 的变异存在于群体内，群体间的基因分化系数( g 。) 为o 6 2 7 4 。 夏蜡梅群体间的基因流很低，n m = o 2 9 7 0 。聚类分析结果表明杉木林群体和灌丛群体最先聚在 一起，再与常绿阔叶林群体相聚，最后与竹林群体聚在一起。可见，夏蜡梅在各生境间有着 不同的遗传多样性，且在各生境间发生了明显的遗传分化夏蜡梅可能存在一定程度的近交。 n 关键词：繁殖生态学开花物候繁育系统形态变异遗传分化 a b s t r a c t s t u d i e so n r e p r o d u c t i v ee c o l o g ya n dg e n e t i c d i f f e r e n t i a t i o no f t h e e n d a n g e r e ds p e c i e s s i n o c a l y c a n t h u s c h i n e n s i s p o s t g r a d u a t eo fe c o l o g y ：z h a n gw e n b i a o s u p e r v i s o r ：p r o f j i nz e x i n e r o t ji ne x i n a b s t r a c t s i n o c a l y c a n t h u sc h i n e n s i sc h e n gc ts yc h a n g t h eo n l yr e p r e s e n t a t i v ei nt h eg e n u s s i n o c a l y c a n t h u si nt h ef a m i l yc a l y c a n t h a c e a e ，i sa ne n d a n g e r e dd e c i d u o u ss h r u be n d e m i ct o l i n a nc i t ya n dt i a n t a ic o u n t yi nz h e j i a n gp r o v i n c e & c h i n e n s i si sr e c o r d e da st h en a t i o n a l s e c o n dc l a s sp r o t e c t i o np l a n t so fc h i n a 、衍t hl i m i t e dw i l dr e s o u r c e s i no r d e rt op r o v i d et h e o r e t i c a lb a s i sf o rt h ee f f i c i e n tc o n s e r v a t i o no ft h ep o p u l a t i o n so fs c h i n e n s i s ，t h ep r e l i m i n a r ys t u d i e so l lt h ec h a r a c t e r i s t i c so ff l o w e r i n gp h e n o l o g y , b r e e d i n g s y s t e m , m o r p h o l o g i c a lv a r i a t i o no ff r u i t sa n ds e e d sa n dg e n e t i cs t r u c t u r eo fsc h i n e n s i sw e r e c o n d u c t e da n dt h ep o s s i b l er e a s o n sf o rt h ee n d a n g e r e ds t a t u so fs c h i n e n s i sw e r ed i s c u s s e d t h er e s u l t ss h o wa st h ef o l l o w i n g s ： 1 、t h ev a r i a t i o no fm o r p h o l o g ya n dq u a n t i t yo fd i f f e r e n tp a r t so ff l o w e r so c c u r r e d c o m m o n l y f l o w e r i n gl a s t sf o r7 - 9d a y s b a s e do nt h ef l o w e rm o r p h o l o g ya n dt h eg e n d e r f u n c t i o ne x p r e s s i o n ，t h ef l o w e r i n gc o u r s ef o ro n ef l o w e ro fsc h i n e n s i sc o u l db ed i v i d e di n t o s i xp e r i o d s ：b u ds t a g e ，p r o p h a s eo ff l o w e r i n g ，f e m a l es t a g e ，b i s e x u a ls t a g e ，m a l es t a g ea n d f a d es t a g e t h ef l o w e r i n gd u r a t i o no fs c h i n e n s i sp o p u l a t i o ns t a r t so nt h ef i r s t t e nd a y so fm a y a n dl a s t st i l lt h el a s tt e nd a y so fj u n t h ef l o w e r i n gp h e n o l o g yo fs c h i n e n s i sf r o mt h r e e p l o t si s s i g n i f i c a n t l yd i f f e r e n t ，w h i l et h ef l o w e r i n gp r o g r e s so f c h i n e n s i sf r o mt h r e ep l o t ss h o w o b v i o u ss i n g l e - p e a ka n dm a r k e df l o w e r i n gs y n c h r o n y t h es o - c a l l e d “m a s s f l o w e r i n g p a r e r n i sf o u n e di nsc h i n e n s 括t h e r ei ss i g n i f i c a n t l yn e g a t i v el i n e a rc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h eb l o o m i n g d a y o re n dd a ya n dt h en u m b e ro ff r u i ts e to rs e e ds e t t h e r ei sa l s os i g n i f i c a n t l yn e g a t i v el i n e a r c o r r e l a t i o nb e t w e e nt h em i d - d a ya n dt h en u m b e ro f s e e ds e t a ti n d i v i d u a ll e v e l ，t h ef l o w e r i n g t i m et a k e ss i g n i f i c a n te f f e c to nt h en u m b e ro ff r u i ts e tb u tn os i g n i f i c a n te f f e c to nt h en u m b e ro f 1 1 1 西南人学硕士学位论文 s e e ds e t t h i si n d i c a t e st h a tr e s o u r c er e s t r i c t i o nm i g h tp l a yi m p o r t a n tr o l ei nt h ef e c u n d i t yo f s c h i n e n s i s i ti st h ed i f f e r e n ta l t i t u d et h a th a do b v i o u se f f e c to i lt h er e p r o d u c t i v es u c c e s s ，n o r d o e st h ed i f f e r e n to fm i c r o e n v i r o n m a n ta tt h es a n l ea l t i t u d e a sa ! le n d a n g e r e ds p e c i e s ，矗 c h i n e n s i se x h i b i t sas o - c a l l e d m a s s - f l o w e r i n g ”p a t t e r n ，w h i c hm i g h tc o n t r i b u t et oi n c r e a s i n g t h er e p r o d u c t i v es u c c e s so f i n d i v i d u a l sa n d f o r m e do rr e m a i n e db yn a t u r es e l e c t i o n 2 、sc h i n e n s i si sp r o t o g y n yw i t l lo b v i o u sb i o s e x a ls t a g ea n dt h e r ei sn oo b v i o u ss p a t i a l i s o l a t i o no fm a l ea n df e m a l eo r g a n sw i t h i nt h es a m ef l o w e r , w h i c hw o u l dp r o v i d ec a r f t a i l l r e p r o d u c t i v eg u a r a n t e et os c h i n e n s 打i nt h ec o n d i t i o no f l a c ke f f i c i e n tp o l l i n a t o r s a c c o r d i n gt o d a f o i sc r i t e r i o na n dc r u d e n sc r i t e r i o n ，t h eo u t i n g - c r o s s i n gi n d e xa n dt h ep o l l e n o v u l er a t i oo f sc h i n e n s i sw a s3a n d2 9 5 7 1 士5 8 3 9 ，r e s p e c t i v e l y f u r t h e r m o r e ，c o m b i n e dw i t ht h er e s u l t so f e m a s c u l a t i o n ，b a g g i n ga n da r t i f i c i a lp o l l i n a t i o ns t u d i e s ，t h e c h a r a c t e r i s t i c so ff l o w e r i n g p h e n o l o g ya n dt h ea n a l y s i so fg e n e t i cs t r u c t u r e ，o u t e r o s s i n gm i g h tb et h em a i nf o r mo ft h e b r e e d i n gs y s t e mo f s c h i n e n s i s ，w h i c hm i g h tb eam i x e d - m a t i n gs y s t e mw i t hs e l f - c o m p a t i b i l i t y 3 、b a s e do nt h ed a mo f1 2m o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r s ，t h ef r u i t sa n ds e e d st r a i t si ns c r u b h a b i t a tw a st h eb e 吼w h i l et h a t i nb a m b o og r o v eh a b i t a tt o o kt h es e c o n dp l a c ea n dt h a ti n e v e r g r e e nb r u a d l e a v e df o r e s th a b i t a tw a st h ew o r s t t h e r ew a sc e r t a i nv a r i a t i o ni nt h e m o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r so f f r u i t sa n ds e e d sw i t h i no ra m o n gp o p u l a t i o n so fs i n o c a l y e a n t h u s c h i n e n s i s t h ea v e r a g ec o e f f i c i e n to f v a r i a t i o na m o n gp o p u l a t i o nr a n g e df r o m6 1 7 1 ( n u m b e ro f s a t i a t i o ns e e d sp e rf r u i t ) t o7 5 t ( s e e dt h i c k n e s s ) ，a n dt h ec h a r a c t e r so fs e e d sw a sm o r es t a b l e t h a nf r u i t sa m o n gt h cc h a r a c t e r ss t u d i e d b a s e do nt h ea n a l y s i so fp c a 4p o p u l a t i o n sw 饿 d i v i d e di n t o3g r o u p s ，c h i n e s ef i rf o r e s tp o p u l a t i o na n de v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tp o p u l a t i o n w i t hs i m i l a rf r u i ta n ds e e dc h a r a c t e r sw e r ec l u s t e r e di n t oo n eg r o u p b a m b o og r o v ep o p u l a t i o n a n ds c r u bp o p u l a t i o nw e r cc l u s t e r e di n t ot w og r o u p r e s p e c t i v e l y t h ec h a r a c t e r so ff t u i ta n d s e e do fs i n o c a l y c a n t h u sc h i n e n s i sh a dt h ec l o s e s tc o r r e l a t i o nw i t hi r r a d i a t i o nc o n d i t i o n sa n d l i a l ec o r r e l a t i o nw i t ht hs o i lf a e t o r s 4 、g e n e t i cd i v e r s i t yo f & c h i n e n s i sp o p u l a t i o n si nf o u rd i f f e r e n th a b i t a t s ，n a m e l y , s c r u b ， e v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s t ，c h i n e s ef i rf o r e s ta n db a m b o og r o v e ，w e r ea n a l y z e db yr a n d o m a m p l i f i e dp o l y m o r p h i cd n a ( r a p d ) t e c h n i q u e 1 2r a n d o mp r i m e r sw e r es e l e c t e da n d1 8 2 r e p e a t a b l el o c iw i t h4 9p u l y m o r p h i cl o c iw e r ep r o d u c e df r o m8 0s a m p l e s t h et o t a la v e r a g e p e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cl o c iw a s2 6 ，9 2 t h ep e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cl o c io ff o u r p o p u l a t i o n sv a r i e sf r o m6 0 4 t o11 5 4 w i t ha l la v e r a g eo f8 9 3 a m o n gw h i c hb a m b o o g r o v ep o p u l a t i o nw a st h eh i g h e s ta n de v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tp o p u l a t i o nw a st h el o w e s t w i t ht h eo r d e ra sf o l l o w s ：b a m b o o g r o v ep o p u l a t i o n s c r u bp o p u l a t i o n c h i n e s e f i r 爿b s t r a c t p o p u l a t i o n e v e r g r e e nb r o a d l e a v e df o r e s tp o p u l a t i o n t h er e s u l t so fs h a n n o ni n d e xa n dn t = i i n d e xw e r es h o w ni nt h e 鲫et r e n d ：s c r u bp o p u l a t i o n b a m b o og r o v ep o p u l a t i o n ：圮i n e s ef i r p o p u l a t i o n e v e r g r e e nb r o a d - l e a v e df o r e s tp o p u l a t i o n a n a l y s i so f m o l e c u l a rv a r i a n c e ( a m o v a ) d e m o n s t r a t e dt h a tt h eg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na m o n gp o p u l a t i o nw a sh i g h v a r i a t i o na m o n g p o p u l a t i o n so c c u p i e df o r7 1 9 1 ，w h i l et h a tw i t h i np o p u l a t i o n so c c u p i e do n l yf o r2 8 0 9 1 1 1 c g e n ed i f f e r e n t i a t i o nc o e f f i c i e n ta m o n gp o p u l a t i o nw a so 6 7 2 6 t h eg e n ef l o wa m o n gp o p u l a t i o n w a sv e r yl o w 2 9 7 0 ) c l u s t e r i n ga n a l y s i ss h o w e dc h i n e s ef i rp o p u l a t i o na n ds c r u b p o p u l a t i o ng o tt o g e t h e rf i r s t ，t h e ne v e r g r e e nb r o a d l e a ff o r e s tp o p u l a t i o nj o i n e di n ，a n dt h ef i n a l p o p u l a t i o nw a st h eb a m b o og r o v e i ts u g g e s t e dt h a td i f f e r e n tp o p u l a t i o nh a dd i f f e r e n tg e n t - t i c ) d i v e r s i t y , a n dt h e r ew e r er e m a r k a b l eg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na m o n gp o p u l a t i o n s i ta l s a s u g g e s t e dt h a tc e r t a i nd e g r e eo f i n b r e e d i n gm i 蛳t o o kp l a c ei n & c h i n e n s l k e yw o r d s ：r e p r o d u c t i v ee c o l o g y ；f l o w e r i n gp h e n o l o g y ；b r e e d i n gs y s t e m ；m o r p h o i o g i e l l v a r i a t i o n ；g e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n v 独创性声明 学位论文题目： 煎垒垄堑夏堑挂( 篷丝旦丝垃堡丝丝绁垒丝堡燮堡) 鳌毡 生态与遗传分化研究 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 学位论文作者：穆乏布 签字日期：穸年4 月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复日j 件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。， ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：曰不保密， 口保密期限至年月止) c i ， 学位论文作者签名：孩杉向 导师签名： r 聊 签字日期：聊7 年年月f 日签字日期：加7 年仁月r 户日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：电话：f2 通讯地址 邮编： 第一章前言 第一章前言 1 1 引言 人类地球在漫长的地质年代里蕴藏了极为丰富的生物多样性。生物多样性是地球上最珍 贵的资源和奇迹，是人类社会赖以生存和发展的基本食物、药物和工业原料的主要来源和保 护生态环境的重要因素。然而，地球上丰富的生物多样性却在人口剧增、过度开发、环境污 染等巨大压力f 急剧萎缩，并逐渐接近或濒临崩溃的边缘。人类对环境的影响和强度已经导 致日益严重、愈加广泛的生境的退化和片断化，并由此产生了一系列物种及遗传多样性丧失 的危机( 田兴军，2 0 0 5 ) 据统计，在我国近3 , 0 x 1 0 4 种高等植物中，至少有3 0 0 0 多种处于受威 胁或濒危灭绝的境地( 李俊清，1 9 9 4 ) 。野生植物如苏铁、珙桐、金花茶、桫椤等已濒临灭绝。 植物多样性与人类存生关系极为密切，植物种类越丰富，人类利用空间就越大。大量种类灭 绝，必然导致人类的最终灭绝。植物种在生态系统中都各自占有一定的生态位，发挥着特殊 的功能并影响着其他物种，每绝灭一个物种，将会引起更多的植物陷入危机之中，而稀有物 种之所以能引起人们的关注是因为它们的灭绝机率高，因此保护珍稀濒危植物的紧迫性不言 而喻( 张文辉，1 9 9 4 ；c a r l s e ne ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 1 1 1 繁殖生态学研究 植物繁殖生态学( r e p r o d u c t i v ee c o l o g y ) 是研究植物繁殖与生物和非生物环境条件相互作 用，相互适应关系的科学( 孙凡等。1 9 9 7 ) 。繁殖生态学研究的内容十分广泛，包括植物的开 花、传粉、受精、种子发育机制；探讨植物的生活史过程，特别是繁殖过程；植物在环境和 遗传因子作用下的非随机事件，如随机交配、选择性胚胎败育、果实和种子产量格局、花粉 和种子散布格局：植物在变化的环境中的生态抉择，通过生活史特征和繁殖特征的最佳组合 达到繁殖成功等( 肖宜安，2 0 0 5 ：c u n n i n g h a m ，2 0 0 2 ：s u t t o ne t a l ，2 0 0 2 ：g o e r g e n e t a l ，2 0 0 1 ； b a n g e ta l ，2 0 0 1 ) 。植物繁殖生态学形成于本世纪7 0 年代。本世纪8 0 年代以来，植物繁殖生 态学得到了迅速的发展，特别是在近3 0 年来，国内外学者在植物生活史与繁殖生态学研究中 取的了令人瞩目的进展( 张大勇，2 0 0 4 ) 。在此期问，国内学者在该领域作了不少的评述( 苏 智先等，1 9 9 8 ：郭友好等。1 9 9 8 ：王洪新等，1 9 9 6 ：王崇云等，1 9 9 9 ：何亚平等，2 0 0 3 ；黄 双全等，2 0 0 0 ) ，张大勇先生主编了目前国内有关生活史进化与繁殖生态学的第一本专著 等为主夏蜡梅位于灌木层。受 光条件最差，株型偏细长。分布较分散；杉木林和竹林是农民开山后种植的经济林，林分郁 闭度较低，林下物种单一，夏蜡梅无众多的资源竞争者，但竹林中夏蜡梅分布的数量明显多 于杉木林具体环境因子见表1 。 2 2 开花物候 2 2 1 实验设计 2 0 0 6 年4 月，在大明山3 个样地中根据夏蜡梅分布的实际情况，分别在样地a 选取2 6 株、样地b 选取2 1 株、样地c 选取2 5 株植株。在开花前，每周对所标记的植株进行观察。 在整个开花期间，每周对开花与结果进行观察记录。计算所有个体的结实率：成熟果实数总 的开花数；在果实开裂之前摘取所有的果实统计结籽率：发育种子数胚珠数。为了从个体水 平上检验不同开花时间对繁殖成功的影响，以周为单位，分别计算个体的结实率和结耔率。 对于每个夏蜡梅个体分别计算f 面开花物候指数：始花日( o n e 0 ( 第一朵花开的日期) 、开 花中值日( m e d i a nf l o w e r i n gd a y ) ( 该植株5 0 花开的日期) ( b u i d ee ta 1 ，2 0 0 2 ) 、终花日( e n d d a t e ) ( 最后一朵花开的日期) 相对开花强度( r e l a t i v ef l o w e r i n gi n t e n s i t y ) ( 某植株的相对开花强度 等于该植株开花中值日产生的花数与该群体中植株在其开花中值日产生的单株最大花数之 两南大学硕十学位论文 比) 、个体总花期长度( f l o w e r i n gd u r a t i o n ) ( 第一朵花开到最后一朵花开的时间) 和平均花期长 度；平均开花振幅( m e a nf l o w e r i n ga m p t i m d e ) ( 单位时间的开花数。用花数株天1 表示) ：开花 振幅( f l o w e r i n ga m p l i t u d e ) ( 观察间隔中统计到的开花总数除以所观察的个体数) 。 以上指数均在个体和群体的水平进行描述，个体水平的物候指数以所标记的全部个体的 平均值计算，其中始花日指第一个植株开花日期：群体水平则分别为：5 的个体数开花视为 始花，5 0 的个体达到开花中值期视为群体的开花中值期，9 5 的植株开花结束视为群体花期 结束( b u i d ed a l ，2 0 0 2 ) 。 开花同步性指数( f l o w e r i n gs y n c h r o n yi n d e x ) ： 石= ( 击) 扣一 其中e j 表示个体i 和j 花期重叠时间( d ) ( j i ) ，石表示个体f 开花的总时间( d ) ，n 表示 样地中个体总数。当个体的开花时间完全重叠时x = i ；当个体的开花时间完全错开时x = o 一 个样地中所有个体z 的平均值为一个样地的开花同步性指数。在计数时间时，选择2 0 0 6 年5 月1 日为第一天( 计为1 ) ，2 0 0 6 年5 月2 日为第二天( 计为2 ) 。以此类推。 2 2 2 数据统计 使用o n ew a y a n o v a 检验了不同样地之间的开花物候的差异，并对不同开花物候指数作 了p e a r s o n 相关性分析：用o n e w a y a n o v a 分析了个体开花时问对繁殖成功的影响( 因为第 5 周只有极少数个体开花，且没有结实，因此没有参与统计分析) ：分别对开花物候指数与繁 殖成功作了线性回归分析；最后用o n ew a y a n o v a 分析了不同样地之间繁殖成功的差异。选 用的统计工具为s p s s l l 5 软件包，作圉由o r i g i n 6 0 完成。 2 3 夏蜡梅繁育系统研究 2 3 1 花部形态结构变化 在不同生境中，随机采取来自不同个体的成熟花共3 8 朵( 花瓣完全展开。柱头未萎缩之 前) ，置于f a a 固定液中，带回。测定花瓣长、花瓣宽( 分外轮花瓣和内轮花瓣分别进行) ， 花口径、雄蕊长度和雌蕊长度，长度测定均用精度为0 0 1 c m 的游标卡尺。 2 3 2 开花进程 在2 0 0 6 年4 月2 3 号剑6 月2 6 号，标记了选白不同生境l l 株夏蜡梅上的6 9 朵花。开花 前，每2 3 d 观察1 次花蕾，直至花朵开放。花朵开放后，每天观察1 次。每次观测，均注意 记录花朵开放、花瓣伸展、花药开裂、花丝伸长、花粉散出、柱头伸长；注意记录花朵每1 轮结构的形状、大小、颜色及它们的时空动态：此外，还记录了在花开放过程中雌雄蕊空间 位置的变化。 第二章研究材料与方法 2 3 3 柱头可授性与花粉活力的时间变化 柱头可授性的起始时间和持续时间，选取了1 7 株夏蜡梅上的7 5 朵花进行测定在花未 开放前用镊子小心的取出所有的雄蕊以防发生自花授粉，套袋。收集异株刚散出的新鲜花粉， 授到开花分别为l ，2 、3 、4 、5 天的花朵上，不同开花时段各1 5 个重复。 花粉活力的起始时间和持续时间。选取了9 株夏蜡梅上的5 0 朵花进行测定。在花蕾未开 放前用镊子小心的取出所有的雄蕊，在花朵开放当天，分别授以来自异株花药开裂当天及开 裂后第2 、3 、4 、5 天的花粉。不同年龄的花粉各l o 个重复。 两个实验中，分别在授粉后两个星期统计其结果数。 2 3 4 杂交指数( o u t c r o s s i n gi n d e x , o c ) 的估测 按照d a f n i ( 1 9 9 2 ) 的标准进行花序直径、花朵大小和开花行为的测量及繁育系统的评判 具体方法是：1 ) 花朵或花序直径 6n m l 记为3 ： 2 ) 花药开裂时间与柱头可授期之间的时间间隔，同时或雌蕊先熟记为0 ，雄蕊先熟记为1 ；3 ) 柱头与花药的空问位置，同一高度记为0 ，空间分离记为1 。三者之和为o c i 值。评判标准为： o c i = o 时，繁育系统为闭花受精；o c i = 1 时，繁育系统为专性自交：0 c i = 2 时，繁育系统为 兼性自交；0 c i = 3 时，繁育系统为白交亲和，有时需要传粉者；o c i - - - 4 时，繁育系统为部分 自交亲和，异交，需要传粉者。 2 3 5 花粉胚珠比( p o ) 的测定 选取不同植株的粉白色未开裂的花蕾2 5 朵( 花药朱开裂) 同定于f a a 中，带回实验室。 从每朵花中各取一个花药。小心的挤碎于1 s m l 离心管中，用染液定容到l m l ，震荡l m i n ，取 出2 u l 与载玻片上在解剖镜下统计，重复i o 次。纵切花盘，小心的取出散生的子房。计数子 房的数目即为胚珠数( 一房一胚珠) 根据c r u d e n ( 1 9 9 7 ) 的标准：p o 为1 8 1 - 3 9 0 时，繁育系 统为专性自交；p o 为3 1 9 3 9 6 0 时，繁育系统为兼性自交；p o 为2 4 4 7 - 2 5 8 8 0 时，繁育系 统为兼性异交：p o 为2 1 0 8 0 - 1 9 5 5 2 5 0 时，繁育系统为专性异交；亦即，p o 值的降低意味 着近交程度的升高，p o 值的升高伴随着远交程度的上升。 2 3 6 授粉实验 选取1 9 株生境较好，形态较一致的夏蜡梅树进行授粉实验。1 ) 白花授粉：在花朵开放 前用硫酸纸套袋，等花开放后，人工授以同朵花上的花粉，套袋，用于检测夏蜡梅是否是白 交亲和；2 ) 同株异花授粉：在花朵开放前去雄，套袋，再授以同株异花的花粉，套袋；3 ) 异花授粉：在花朵开放前去雄，套袋，再授以异株花的花粉；4 ) 不处理套袋，用丁二检测是否 需要传粉者；5 ) 网袋( 孔径为0 2 n u n ) ，开花前套袋，防止昆虫进入；6 ) 去雄，在花朵开放前 人工去雄：7 ) 去瓣，在花朵开放前人工去除花瓣；8 ) 自然对照，用于检测自然条件下的传 两南大学硕士学位论文 粉情况。比较1 、2 和3 的结果检验不同花粉来源对结实率和结籽率的影响，比较6 和7 的结 实率和结籽率来检测花粉和花瓣在吸引传粉者中起到的相对的作用。 花粉的收集：用镊子小心地取花药开裂的雄蕊若干于1 5 m l 塑料离心管中，用手指轻弹管 壁，见黄色花粉粘在管壁后用牙签挑取授到柱头上，所有授粉实验都在花粉采集后两小时内 完成。 2 3 7 数据统计 使用p e a r s o n 相关系数分析了花部各指标之间的相关性；用c h i s q u a r e t v s t 分析了接受新 鲜花粉的不同年龄的花和接受不同年龄花粉的花的结果数的差异；最后用k n e k a l w a l l i st e s t 分析了不同授粉处理组及不同来源花粉处理组之问结籽率和单果种子数的差异。 2 4 夏蜡梅种子和果实形态特征 2 4 1 果实的采集 于2 0 0 5 年9 月中旬，在夏蜡梅果实成熟、种子没有开始掉落前，在天台大雷山夏蜡梅生 长的四个不同生境中，随机从1 2 7 株植株上采集成熟果实5 3 4 个，分株装于保鲜袋中带同实 验室，风干备用各生境的采样数和自然概况见表l 。 表l 夏蜡梅荐采样地环境特征概况及采样数 t a b l el e n v i r o n m e n tc o n d i t i o n sa n ds a m p l es i z eo f d i f f e r e n th a b i t a t so f s i n o c a l y c a n t h u sc h i n e n s i s 1 4 第二章研究材料与方法 2 4 2 果实与种子形态特征测定 每个果实测量6 个形态指标：长度、宽度( f d ) 、果柄长度( c l ) 、果实重量，) 、果壳 重量( p 、) 、单果饱满种子数( s n ) ：每个果实里的饱满种子测量4 个形态指标：种子长( s l ) 、种 子宽( s d ) 、种子厚( s d ，种子重( s v o 共l o 个形态指标。再通过计算得到果实和种子的两个 形态指标：果实长，果实宽( f l r f d ) 、种子长种子宽( s l s d ) 。测量长度、宽度、厚度的指标均 选在样品的最长处进行测量，形态指标的测定均用精度为0 0 1 c m 的游标卡尺，重量指标均用 精度为o 0 0 0 1 9 电子天平。 2 4 3 环境因子测定 2 4 3 1 土壤样品采集 采用对角线法，在各样地的五个不同位置刨开腐殖质层取土( 0 - 一2 0 c m ) ，装于保鲜袋中，带 回实验室，风干，混匀过1 0 0 目筛，保存备用。 2 4 3 2 土壤因子的测定 速效钾测定采用l n 中性醋酸氨浸提，火焰原子吸收法；缓效钾测定采用l n 热硝酸浸提， 火焰原子吸收法；土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法；全磷测定采用抗坏血酸还原比色法； 速效磷测定采_ h j0 2 n 盐酸浸提抗坏血酸还原比色法。总氮测定采用微量凯氏法；铵态氮采 用1 0 氯化钠浸提，微量