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克氏针茅种群分化及不同退化系列生态变异的研究

韩冰  
【摘要】: 克氏针茅为多年生密丛型旱生草本植物,是亚洲中部典型草原的主要建群种。因其能够适应干旱的生态环境,分布范围极广。本文从表型性状和遗传多样性等方面探讨了内蒙古不同分布地区及不同退化系列克氏针茅种群的变异和生态分化,研究结果如下: 不同地理种群克氏针茅的生殖枝和营养枝长度及种子形态等7个表型性状存在着丰富的变异,不同的表型性状其变异幅度和变异来源各不相同,即各表型性状受环境影响改变程度的差异不同,其中营养枝长、生殖枝长、千粒重、颖果长、芒柱长具有随降水量递减而变小、变短的趋势;而颖果直径表现为随着降雨量的递减有逐渐增加的趋势。7个表型性状反应出的变异中大约有35.10%的变异来自种群间,其余大部分变异(64.90%)来自种群内部。 采用RAPD方法对不同地理种群的研究表明,16个引物共扩增出129个位点,其中多态位点128个,多态位点百分率是99.22%,说明克氏针茅具有较高的遗传多样性。其中荒漠草原带的种群的遗传多样性(0.3640)高于典型草原带(0.3306)。聚类分析表明,相似的生态条件及直线地理距离较近的种群具有优先聚类的趋势。Shannon指数估测有29.25%的遗传变异存在于种群间,种群间的遗传分化较高。 退化系列种群的形态变异随退化程度而异,营养枝和生殖枝长度随着退化的加重枝条长度变短,中、小株丛减少,生殖分配减少,生殖枝数量减少。重度退化种群,植株小型化明显。 等位酶和RAPD标记分析退化系列种群,其遗传多样性随退化程度加重有降低的趋势,但与退化程度无明显的线性相关。当放牧压力达到一个阈值时种群的遗传多样性有一个跃变点,遗传多样性又有增加的趋势。克氏针茅退化种群,生产力衰退明显但遗传多样性并未丧失,反而形成了一个相对稳定的遗传结构适应环境(放牧)的压力。 等位酶和RAPD两种方法在退化系列种群中检测的遗传多样性变化模式不同,等位酶分析结果是中度退化种群>重度退化种群>无退化种群>轻度退化种群;RAPD分析结果是无退化种群>轻度退化种群>重度退化种群>中度退化种群。二者聚类顺序不同可以进一步说明,放牧压力作用使种群在等位酶的基因位点与全基因组序列的变异模式不同。 克氏针茅是经过长期的进化和选择保留下来的物种,具有丰富的遗传多样性和强的进化趋势。不同的地理条件和放牧利用压力对基因流和基因频率发生影响,决定了分子变异在时空上的分布,是克氏针茅种群发生分化的最根本原因。不同退化系列,克氏针茅种群虽发生了遗传分化,遗传多样性略有降低但仍维持较高的水平,且与正 常草地间有基因流,只要采取合理的草地利用措施,减轻放牧压力,退化草地即可恢 复,若采取人工补播正常种群种子,将会加快退化种群的恢复进程。


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