【摘要】：風(fēng)箱果(Physocarpus amurensis),是我國薔薇科風(fēng)箱果屬唯一落葉灌木,是古老的殘遺種,目前該種的分布范圍和種群數(shù)量正在日益縮減,已經(jīng)被列入中國第二批稀有瀕危保護(hù)植物名錄,該樹種具有重要的觀賞價(jià)值、藥用價(jià)值和生態(tài)價(jià)值,對其開展保護(hù)和研究具有重要意義。目前針對風(fēng)箱果種群現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢,遺傳多樣性水平和對主要生態(tài)因子的適應(yīng)性問題缺乏全面的了解,阻礙了對其的科學(xué)保護(hù)和合理開發(fā)利用。本項(xiàng)研究通過對風(fēng)箱果種群結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性等的研究掌握限制種群擴(kuò)展的內(nèi)部因素,為保護(hù)風(fēng)箱果資源、恢復(fù)種群提供理論依據(jù),同時(shí)對幼苗在變化的光環(huán)境、養(yǎng)分環(huán)境、水分環(huán)境條件下的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理等方面可塑性響應(yīng)能力的研究,掌握其生態(tài)適應(yīng)性,為風(fēng)箱果的異地保護(hù)、引種栽培等人工培育措施的制定提供理論指導(dǎo),進(jìn)一步為挖掘和利用該植物資源的應(yīng)用價(jià)值提供基礎(chǔ)依據(jù)。本研究主要結(jié)果如下:1、風(fēng)箱果種群幼苗個(gè)體缺乏,中老年個(gè)體較多,存活曲線屬于Deevey-II型;種群死亡率和消失率曲線變化趨勢基本一致,不同齡級個(gè)體的死亡率都很高,種群呈現(xiàn)持續(xù)銳減的特點(diǎn);種群的生存率函數(shù)曲線單調(diào)下降,積累死亡率函數(shù)曲線單調(diào)上升,生存率函數(shù)曲線下降和積累死亡率函數(shù)曲線升高的趨勢前期高于后期,種群死亡密度函數(shù)曲線較為平緩,在第V齡級死亡密度較大,危險(xiǎn)率函數(shù)曲線隨著齡級的增加不斷增大。幼苗個(gè)體缺乏是導(dǎo)致風(fēng)箱果種群衰退的重要原因。2、風(fēng)箱果最佳ISSR反應(yīng)體系及擴(kuò)增條件為:20 μL體系,其中包括3.0 mmol.L-1MgCl2,0.15 mmol·L-1dNTPs,0.5 μmol·L-1 引物,1.0 U.μL-1Taq 酶,1.0 ng.μL-1 模板DNA,2.0 μL PCR buffer(10x);擴(kuò)增程序:94℃預(yù)變性 5 min,94℃變性 35 s,55.5℃退火45 s,72℃延伸90 s,共35個(gè)循環(huán),然后72℃延伸10 min。利用該體系對風(fēng)箱果種群中的4個(gè)居群48個(gè)個(gè)體的遺傳多樣性水平進(jìn)行了分析,13條引物共得到88條清晰的擴(kuò)增帶,其中31個(gè)位點(diǎn)為多態(tài)性位點(diǎn)。物種和居群水平的遺傳多樣性都較低,在物種水平上,多態(tài)性位點(diǎn)百分率(PPB)為35.2%,Nei's基因多樣性指數(shù)(H)為0.1304,Shannon's信息多樣性指數(shù)(I)為0.1916;在居群水平上,PPB為24.2%,H為0.0889,I為0.1321。群體間存在基因流動(dòng)但水平有限(Nm=1.2185),使群體間存在較高的遺傳分化(Gst=0.2909)。Mantel檢測表明,居群間的遺傳距離和地理距離之間存在顯著的相關(guān)關(guān)系(r=0.882,P0.05)。UPGMA聚類分析顯示,在0.01閾值處把4個(gè)居群分為2個(gè)類群。生境片段化和基因流障礙是導(dǎo)致居群遺傳多樣性較低和居群間遺傳分化較高的主要原因。3、風(fēng)箱果屬于陽生樹種,對光環(huán)境的變化非常敏感;輕度遮蔭(L1)促進(jìn)了苗高的生長,重度遮蔭(L2)抑制了苗高的生長,遮蔭顯著增大了冠幅(P＜0.05),顯著減少了地徑和葉片數(shù)量(P＜0.05);遮蔭顯著減少了根生物量、莖生物量、葉生物量和總生物量(P＜0.05),特別是L2時(shí),分別比CK減少了 80.6%、61.1%、70.3%和71.8%;遮蔭對1級側(cè)枝直徑影響顯著(P＜0.05),對1級側(cè)枝長、1級側(cè)枝密度、1級側(cè)枝分枝角度、2級側(cè)枝長、2級側(cè)枝密度等樹冠結(jié)構(gòu)指標(biāo)影響不顯著(P＞0.05);遮蔭顯著降低了表觀量子效率(AQY)、最大凈光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)、光補(bǔ)償點(diǎn)(LCP)、光飽和點(diǎn)(LSP)和類胡蘿卜素含量(Car)(P＜0.05),顯著提高了葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)、總?cè)~綠素(Chl)含量和葉綠素/類胡蘿卜素(P＜0.05);遮蔭顯著減少了根、莖、葉中NSC含量(P＜0.05),尤其是L2時(shí),分別比CK減少了52.5%、44.9%和43.9%。風(fēng)箱果苗期對輕度遮蔭具有一定的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力,而重度遮蔭嚴(yán)重抑制其生長發(fā)育,生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)栽植在陽光充足的環(huán)境中。4、施氮肥促進(jìn)了風(fēng)箱果幼苗地徑、分枝數(shù)、冠幅和葉面積的生長,促進(jìn)了莖、葉和總生物量的積累(P＜0.05),提高了莖生物量分配比例,減少了根生物量的分配比例;施氮肥顯著提高了凈光合速率和葉氮含量(P＜0.05);施氮肥顯著減少了根中的可溶性糖和NSC含量(P＜0.05),對根中的淀粉影響不顯著(P＞0.05),明顯提高了莖和葉中的可溶性糖、淀粉和NSC的積累。施氮肥處理間(N1、N2、N3)的大部分指標(biāo)差異并不顯著,說明風(fēng)箱果幼苗對土壤養(yǎng)分的變化并不敏感,對土壤肥力條件要求不高。5、隨著干旱脅迫程度加劇,風(fēng)箱果幼苗的苗高和地徑生長顯著下降(P＜0.05),莖、葉生物量和根冠比顯著減小(P＜0.05),根生物量和總生物量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在輕度干旱脅迫(W1)時(shí)達(dá)到最大;凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)均隨著干旱脅迫程度加劇呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,而氣孔限制值(Ls)呈現(xiàn)出先減少后增大的趨勢,即Pn下降主要是由氣孔限制造成的;土壤干旱加劇過程中,風(fēng)箱果幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,丙二醛(MDA)含量和細(xì)胞膜相對透性則表現(xiàn)出逐級遞增趨勢。風(fēng)箱果幼苗能夠適應(yīng)輕度干旱脅迫(W1),中、重度脅迫下生長和光合能力均受到抑制,抗氧化酶系統(tǒng)遭到破壞。綜上所述,風(fēng)箱果的瀕�？赡芨嗟氖侨祟惢顒�(dòng)對生境的破壞以及生境片段化,導(dǎo)致種群數(shù)量降低,種群老化,遺傳多樣性降低。在加強(qiáng)對其生境保護(hù)、回歸引種和種群人工恢復(fù)的同時(shí)、應(yīng)積極開展遷地保護(hù)。風(fēng)箱果可通過人工大量繁殖進(jìn)行園林應(yīng)用后,實(shí)現(xiàn)其種質(zhì)資源異地保育。
【學(xué)位授予單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S718.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2753025