桃兒七形態與生理特征的地理變異及種子萌發生理

桃兒七形態與生理特征的地理變異及種子萌發生理

【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模的無限制的濫挖濫采,植物資源及其生境都遭到了嚴重破壞,已被作為國家三級保護物種列入《中國珍稀瀕危植物名錄》,并被《中國植物紅皮書》收錄。本研究從保護生物學的角度出發,從桃兒七的個體形態特征、種實形態特征、光合作用特征等的地理變異及其種子的萌發特性等方面對桃兒七的一些生物學特性進行了研究。1.桃兒七的表型性狀無論在居群內還是居群間都出現了不同程度的分化,且居群間的分化大于居群內的分化,即桃兒七的形態特征在物種水平上有著豐富的變異。但桃兒七形態特征在整體水平上表現為分化的無序性,表明桃兒七的形態變異是各種環境因子和內部遺傳因素綜合作用的結果。2.桃兒七種子產量較大,每果種子數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到了顯著性差異(P＜0.05)。這是桃兒七在不同生境條件下對不同生活史策略的選擇結果。每果種子數與單粒種重之間表現出了很弱的負相關(r=-0.1659,p=0.134)�？偟膩砜�,對桃兒七來說,較大的果實含較多比較小的種子,而較小的果實具有較少但較大的種子。3.桃兒七種子的生活力及萌發率(92%)都很高。雖然外界因素對種子內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,但其對桃兒七種子最終的萌發結果影響不大。致密的種皮、果皮內容物以及種胚的發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,仍需進一步的實驗研究來說明。4.桃兒七是一種介于陽生和陰生植物之間的耐陰植物,但不同地區的個體耐陰性也不太相同,中部和南部地區的桃兒七應該更適合在較為陰蔽的地段生長,而北部地區的則更適于生活在光照狀況較好的環境中。且不同地區桃兒七在PFD-Pn響應和CO_2-Pn響應過程等方面已經有了較大的變異,各項光合參數差別較大。表明隨時間的推移,生活在不同生境中的桃兒七不僅在形態等方面發生了適應性變化,在光合生理方面也同樣發生了變異。且這種變異是由于不同桃兒七居群間的遺傳分化所致。5.根據我們的初步研究和觀察,認為引起桃兒七種群更新困難、面臨瀕危的原因與過渡采挖、鳥類和鼠類等對果實的攝食、營養生長期長、種子不耐貯藏且萌發緩慢、生境破碎化嚴重等有關

【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.

【關鍵詞】 瀕危植物; 桃兒七; 地理變異; 種子萌發
【Key words】 endangered plant; Sinopodophyllum hexandrum; geographical variation; seed germination
  桃兒七形態與生理特征的地理變異及種子萌發生理

中文摘要 3-5
ABSTRACT 5-6
第一章 文獻綜述 11-22
    1 瀕危植物保護生物學研究 11-12
    2 表型變異研究概況 12-14
    3 桃兒七研究進展 14-20
        3.1 地理分布范圍及分布格局的生態適應性 15-16
        3.2 形態特征及其營養器官的解剖學特點 16-17
        3.3 系統位置 17-18
        3.4 發育生物學 18-19
        3.5 繁殖生物學 19
        3.6 化學成分及藥用開發 19-20
        3.7 化學成分的生態適應性 20
        3.8 遺傳多樣性 20
    4 本文研究內容 20-22
第二章 桃兒七體形態變異初步研究 22-37
    1 材料和方法 23-24
        1.1 材料 23
        1.2 方法 23-24
    2 結果和分析 24-35
        2.1 不同居群桃兒七形態指標的統計分析 24-28
            2.1.1 桃兒七形態特征變異狀況分析 26-27
            2.1.2 不同居群間桃兒七形態特征差異顯著性分析 27-28
        2.2 桃兒七形態特征的Mantel檢驗 28
        2.3 桃兒七形態特征間的相關性分析 28-29
        2.4 桃兒七形態特征與經緯度和海拔的相關性分析 29-30
        2.5 聚類分析 30-34
            2.5.1 對實體的聚類分析 30-33
                2.5.1.1 居群水平上的聚類分析 30-31
                2.5.1.2 個體水平上的聚類分析 31-33
            2.5.2 對性狀的聚類分析 33-34
        2.6 桃兒七形態特征的主因子分析 34-35
    3 討論 35-37
第三章 桃兒七種實形態變異初步研究 37-48
    1 材料和方法 38-39
        1.1 野外調查與取樣 38
        1.2 形態指標測定 38
        1.3 數據處理 38-39
    2 結果分析 39-43
        2.1 不同居群間種子及果實的形態特征變化 39-41
        2.2 同一居群不同單株種子及果實的形態特征變化 41-42
        2.3 桃兒七種子及果實形態特征間的相關性分析 42-43
        2.4 桃兒七種子及果實形態特征與緯度和海拔間的相關性分析 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 試驗材料 49
        1.2 測定方法 49-50
            1.2.1 光響應(PFD-Pn)曲線測定 50 
            1.2.2 CO2響應(CO2-Pn)曲線測定 50
            1.2.3 葉綠素含量的測定 50
        1.3 數據分析 50-51
    2 結果 51-56
        2.1 不同種源桃兒七光合作用的PFD-Pn響應比較 51-52
        2.2 不同種源桃兒七光合作用的CO_2-Pn響應比較 52-53
        2.3 不同種源桃兒七蒸騰速率(Tr)和瞬時水分利用效率(WUE)的光響應曲線 53-54
        2.4 不同種源桃兒七氣孔導度(Gs)、蒸騰速率(Tr)、瞬時水分利用效率(WUE)的CO_2響應曲線 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 桃兒七種子萌發研究 59-70
    1 材料和方法 59-62
        1.1 試驗材料 60
        1.2 試驗方法 60-62
            1.2.1 種子千粒重的測定 60
            1.2.2 種子生活力的測定 60
            1.2.3 種子吸水速率的測定 60
            1.2.4 種子發芽率的測定 60-61
            1.2.5 種子萌發過程中生理指標的測定 61
            1.2.6 土壤播種后的種子萌發試驗 61-62
    2 結果 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 63-64
        2.5 種子萌發過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試驗結果 66-67
    3 討論 67-70
第六章 桃兒七致危因素及保護對策 70-73
    1 瀕�，F狀 70
    2 致危原因 70-71
    3 保護對策及有關保護對策的研究展望 71-73
參考文獻 73-84
攻讀碩士學位期間取得的學術成果 84-85
致謝 85

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