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珍稀濒危植物泰山花楸的濒危机制和保护研究

/2019-01-17 17:06

  【摘要】:泰山花楸(Sorbus taishanensis)隶属于蔷薇科花楸属,落叶乔木,中国泰山特有种,目前调查仅存一株,已被列入山东珍稀濒危树种目录。研究泰山花楸濒危机制,探讨有效的保护措施对珍稀野生植物种质资源保护具有重要意义。本研究通过对其形态学结合分子水平鉴定,确定了泰山花楸的分类地位;重点对泰山花楸自然生境、气候条件、伴生群落特征、种子生物学、生理生态学等方面进行了调查研究,初步确定了泰山花楸的濒危机制,并依据其致濒原因提出了合理可行的保护措施。研究结果如下:1.采用形态学特征标记与DNA Barcodes分子标记两种方法对泰山花楸的分类地位进行了研究。形态学标记统计结果基本将花楸属单叶类群与复叶类群区分开,泰山花楸位于复叶类群,且支持其为独立物种的强度较大;DNA Barcodes分子标记结果表明:ITS2、matK和rbcL条码均能将泰山花楸与外类群区分开,3条序列的MP树均将泰山花楸与花楸复叶类群(Subg.Sorbus)物种聚在一起。验证并确定泰山花楸的分类地位远远高于变种或亚种的分类水平,支持其为独立物种。2.泰山花楸生境位于泰山玉泉寺景区船石附近(E117°05'0633,N36°16′4627),海拔1086m,生长空间为东高西低的缓坡,生长空间小。地块东靠山体,西临悬崖。土层薄,根部多石块。所在群落类型为针阔混交林,在100m2样方内共有植物35种,隶属于18科35属。优势种为油松(Pinus tabuliformis Carrière),花曲柳(Fraxinus rhynchophylla),连翘(Forsythia suspensa),山葡萄(Vitis amurensis)等,其中以连翘、山葡萄对其生长影响最大。泰山花楸属于小高位芽植物,群落中矮高位芽植物最多,约50%。泰山花楸周边群落分层明显,分为乔木层、灌木层、草本层,泰山花楸位于乔木层的下层。泰山花楸群落各层次的Patrick丰富度指数表现为草本层灌木层乔木层,Simpson优势度指数为乔木层灌木层草本层,Shannon-Wiener多样性指数为灌木层乔木层草本层,Pielou均匀度指数则是灌木层乔木层草本层。泰山花楸在群落中处于劣势地位,不利于其生存发展。从泰山花楸自然生境分析,地貌及群落对其生长繁育有一定影响。3.生态气候条件对泰山花楸的影响主要表现在极端天气条件对其授粉、种子形成、果实发育的影响上。果实发育期过高空气湿度影响种子的品质和产量;挂果期较高的湿度容易导致烂果,风速大容易导致果实提前脱落。4.对泰山花楸种子生物学的研究中发现,泰山花楸果实为球形小梨果,种皮无附属物。与其他花楸属植物种子相比,泰山花楸种子厚度和宽度最小,种子千粒重约为3.295g,种子含水量12.74%。泰山花楸种子发育不完全,饱满种子比率很低,仅为3.2%;从种胚的解剖情况看,大部分胚为不完全发育,有的甚至无胚,胚完全发育仅占4.3%。TTC法测种子活力为0.26,且染色不明显,活力极低。种皮对种子萌发的机械障碍作用不大。与其他花楸属植物类似,泰山花楸自然发芽率低,加之其种子具有深休眠性,对其催芽繁殖难度极大。种子发育不良、种胚质量差以及种子的发芽潜力低是泰山花楸濒危的重要因素。5.本研究以泰山花楸的叶柄、带顶芽茎段和种子为外植体进行了组培快繁研究。结果显示:(1)以叶柄为外植体,在MS+NAA0.1mg/L+6-BA1.0mg/L或MS+NAA0.1mg/L+6-BA2.0mg/L培养基上对叶柄愈伤组织的诱导效果较佳。(2)以带顶芽茎段为外植体培养,外植体较好的消毒方法是75%酒精40 s,氯化汞4 min,适合诱导培养基为WPM+IBA 0.05 mg/L+6-BA 1.0 mg/L,顶芽诱导后期容易褐化且生根困难,增殖培养基有待于进一步探索。(3)以种子为外植体进行胚培养,最佳消毒方法为75%酒精15 s,氯化汞15 min,适宜的诱导培养基为MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 0.05 mg/L+水解酪蛋白200 mg/L,并可促进其向丛生芽方向生长发育。另外变温处理有利于种子发芽,同时减缓内生菌滋生的速率。泰山花楸的组织培养技术体系尚需更进一步探索。6.根据泰山花楸生物学和生态学特征及其生存现状,提出了泰山花楸保护的技术方案。一是采取就地保护、恢复残存种、归化自然和建立离体保存基因库等措施实施保护;二是制定了泰山花楸环境保护规划;三是加强对泰山花楸生理学及环境中生物间相互作用的研究;四是加速濒危植物保护的法制建设与加强公众教育;五是加快具体复壮措施研究进程,研究建立泰山花楸的组织培养技术体系。

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