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天山北坡十字花科六种短命植物种群适应与果实多态的关系研究

作　者: 李磊
导　师: 刘彤
学　校: 石河子大学
专　业: 植物学
关键词: 十字花科自然选择天山北部表型变化
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

天山北部地处西北干旱区,分布有丰富的短命植物资源,天山山脉是世界拟南芥及其近缘种的分布中心之一,尤其是在本地独特的地理气候条件下生长的拟南芥(鼠耳芥)(Arabidopsis thanalia)及其近缘种、涩荠(Malcormia africana(L.) R.Br.)、庭荠(Lobularia maritima (L.) Desv.)、丝叶芥(Leptaleum filifolium (Willd.)DC)、条叶庭荠(Alyssum linifolium Steph.ex wild)、四齿芥(Tetracme quadricornis)等十字花科短命植物分布广泛,资源较为丰富。当前关于拟南芥在分子遗传学方面已经积累了丰富的研究成果,但目前对拟南芥、涩荠、庭荠、丝叶芥、条叶庭荠、四齿芥自然分布的生境特点、表型变化的环境依赖特征等方面研究很少,极大局限了对相关物种进化动力和机制的理解。为了解在微环境下十字花科六种短命植物种群分布和表型性状变化特点,本研究对天山北部分布于塔尔巴哈台山、阿尔泰山和天山的六个物种的多个种群的分布特征、表型的变化特点以及与环境因子相互关系进行分析。结果表明：拟南芥除分枝数外,在株高、株重、根重、单个果实重量、单株果数、单株果重、果长、果实开裂力度、果重/总重等9个特征上在种群间变化显著,可塑性能力较强,但角果长度、果实开裂力度在种群内和种群间变化相对较小。拟南芥各表型特征在山系间、经纬度和海拔间变化规律不明显。拟南芥主要分布于年降水在171-279mm,pH值和HCO3-含量低,有机质丰富且有一定坡度的沙土地块。种群内拟南芥分布频度很低,在1.56%-10.69%之间,空间自相关距离在15.4cm-46.7cm之间变化较大,10个种群均呈现极显著集群分布,分布的集群性受果实开裂力度的影响显著,而果实开裂力度随环境胁迫而极显著增加。涩荠、庭荠、丝叶芥、条叶庭荠、四齿芥的10个表型性状在各种群间均表现为差异显著。从变异系数来看,各物种基本相同,均为果长、果实开裂力度在不同种群间变异性的差异较小；株重、单株果数、单株果重、果重/总重不同种群间变异性差异较大。长角果的拟南芥、涩荠、四齿芥、丝叶芥其果实开裂力度同环境因子之间存在显著相关关系,总体规律为随着年降水量降低,pH值、HCO3-含量增加果实开裂力度增加,即果实越不容易开裂；圆盘形角果的庭荠和条叶庭荠其果实开裂力度同环境因子之间并不存在显著的相关性。拟南芥、涩荠、四齿芥果实为长角果,集群程度同果实开裂难易显著正相关,产生难开裂的果实,可以促使种子短距离扩散于母株周围,确保子代充分利用原适宜生境。表明这三个物种果实开裂难易特征无论对母代还是后代的集群分布格局都起到重要作用；庭荠和条叶庭荠果实为圆形短角果,果实极容易开裂,其果实开裂力度同种群分布格局没有显著的规律性,这两个物种可能通过产生质量较大的种子,以及较大的果实数量,在一定程度上弥补了环境变化所带来的高死亡率,保证种群的大小。

全文目录

中文摘要  5-6
Abstract  6-10
前言  10-11
第一章文献综述  11-17
  1.1 植物表型可塑性研究进展  11-13
    1.1.1 表型可塑性定义及研究意义  11
    1.1.2 可塑性与相关非生物因子的关系  11-12
    1.1.3 可塑性与适应性的关系  12-13
  1.2 天然居群表型变异研究进展  13-14
    1.2.1 表型变异的空间格局  13-14
    1.2.2 我国植物天然居群表型变异研究现状评述  14
  1.3 果实多态研究进展  14-17
    1.3.1 果实多态的概念及研究意义  14-15
    1.3.2 国内果实多态的研究简况  15
    1.3.3 国外果实多态的研究简况  15
    1.3.4 十字花科植物果实多态性  15-17
第二章材料与方法  17-20
  2.1 选取的材料及实验方法  17-19
    2.1.1 选取的材料  17
    2.1.2 实验方法  17-18
    2.1.3 植株测量方法  18-19
  2.2 数据处理及计算方法  19-20
    2.2.1 数据处理与分析方法  19-20
第三章结果与分析  20-47
  3.1 六种短命植物表型性状种群间差异  20-29
    3.1.1 拟南芥表型性状种群间差异  20-21
    3.1.2 涩荠表型性状种群间差异  21-23
    3.1.3 庭荠表型性状种群间差异  23-25
    3.1.4 丝叶芥表型性状种群间差异  25-26
    3.1.5 条叶庭荠表型性状种群间差异  26-27
    3.1.6 四齿芥表型性状种群间差异  27-29
  3.2 讨论  29
  3.3 六种短命植物性状变化与环境因子的关系  29-44
    3.3.1 拟南芥表型性状变化与环境因子的关系  29-32
    3.3.2 涩荠表型性状变化与环境因子的关系  32-35
    3.3.3 庭荠表型性状变化与环境因子的关系  35-37
    3.3.4 丝叶芥表型性状变化与环境因子的关系  37-39
    3.3.5 条叶庭荠表型性状变化与环境因子的关系  39-42
    3.3.6 四齿芥表型性状变化与环境因子的关系  42-44
  3.4 讨论  44-47
第四章结论  47-48
参考文献  48-55
附录:六种短命植物微环境因子表  55-58
致谢  58-59
作者简介  59-60
石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表  60

天山北坡十字花科六种短命植物种群适应与果实多态的关系研究

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