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《西北大学》 2004年
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太白红杉胚胎学及其遗传多样性研究

俞晓敏  
【摘要】:太白红杉(Larix chinensis Beissn.)是我国特有种,为松科落叶松属植物,仅分布于陕西省境内秦岭山地海拔2600~3500m的山脊绝顶之上,其生境自然间断,在其分布地常形成小种群;自然种群生长极为缓慢,自我更新能力较差,在多数分布地段,植株常发育不良,更为严重的是自然状态下太白红杉的结实率低,即使球果发育,也常常是干瘪无子。该种已被列为国家二级保护植物。 本文通过对太白红杉雌、雄配子体的形成和胚胎发育的系统观察,阐明其胚胎发育过程,揭示其有性生殖障碍,并根据其生殖生物学特征,为其系统位置的确定提供胚胎学证据;同时利用SSR分子标记分析和检测太白红杉自然居群的遗传多样性,阐明太白红杉自然居群的遗传结构和变异。通过对太白红杉胚胎学和遗传多样性的研究,揭示致濒的可能原因,为进一步预测太白红杉的遗传学命运和对太白红杉的保护提供有益的参考。 对太白红杉胚胎学的研究表明:(1)太白红杉的雄球花7月初开始分化。小孢子囊壁一般包括5~6层细胞:表皮、药室内壁、2~3层中层和绒毡层。绒毡层属于周原质团型。造孢细胞在7月下旬形成,8月上旬形成小孢子母细胞,8月下旬开始减数分裂,于10月上旬进入双线期,并以双线期渡过休眠。翌年3月下旬解除休眠继续进行减数分裂,4月中旬形成四分体,4月下旬到5月初小孢子从四分体内释放出来,小孢子经过连续4次有丝分裂后,于5月中旬形成5-细胞型的成熟花粉粒(雄配子体)并开始散粉。(2)太白红杉雌球花于7月中下旬开始分化:9月上旬至9月中旬形成大孢子母细胞;10月中旬,大孢子母细胞进入休眠期:翌年4月底至5月初解除休眠,大孢子母细胞进行减数分裂,于5月10日左右形成直列四分体,7月初形成成熟卵细胞并受精。太白红杉具简单多胚和莲座胚。9月中旬,太白红杉的成熟胚形成,成熟胚具5~6枚子叶。太白红杉从花芽分化到胚胎成熟历时14个月。(3)太白红杉小孢子母细胞发育表现出不同步现象,部分小孢子母细胞在发育过程中出现退化,在小孢子囊内形成空腔,小孢子囊绒毡层细胞在小孢子母细胞进行减数分裂Ⅰ时发生膨大和增生现象,挤压小孢子母细胞,很有可能导致小孢子母细胞的败育。太白红杉在幼胚时期不少胚珠出现发育异常,有的雌配子体变为半透明状,有的则干瘪萎缩。这可能是导致目前太白红杉有性生殖衰退、结实率低的主要原因。(4)太白红杉小孢子母细 胞以减数分裂双线期渡过休眠,成熟花粉粒中包含5个细胞,属于油杉型。大抱 子母细胞在9月上旬至9月中旬形成,经过近7个月的冬季休眠,于第二年4月 底到5月初进行减数分裂,太白红杉具2弓个颈卵器,2个颈细胞,在幼胚发育 阶段产生简单多胚和莲座胚。这些胚胎学特征都为太白红杉归属于落叶松属红杉 组提供了证据。 通过利用SSR分子标记对6个太白红衫自然居群的遗传多样性的研究,结 果表明:太白红杉自然居群具有较高的遗传多样性水平,平均每个位点的等位基 因数A=4.71,每个位点的预期杂合度和观测杂合度分别为He=0.6748,Ho= 0.6667,Sharinon多样性指数为I=1 .2818。自然居群平均杂合性基因多样度比率 凡了=11.6%,表明有88.4%的遗传变异存在于居群内。根据Nei’s(1978)无偏差估 算的太白红杉自然居群间的遗传一致度与遗传距离表明,居群间的遗传一致度平 均值为0.7894(变化范围:0.6484一0.9069),遗传距离平均值为0.2403(变化范围: 0.0978一0.4332)。太白红杉自然居群间虽然存在相当程度的基因流(Nm= 1.9045),能够抵制遗传漂变的作用,维持居群间的遗传相似性,但与其它松属、 落叶松属植物相比较,基因流水平偏低,暗示太白红杉自然居群间产生了一定程 度的遗传分化。 通过本文的研究表明,太白红杉致濒原因首先可能是由于太白红杉对其生境 的高度适应,导致竞争力缺乏,自然居群总是限制在较小的范围:其次,太白红 杉有性生殖过程中,小抱子母细胞的败育和幼胚发育的异常经常发生,进而可能 导致太白红杉结实率降低、种子生活力下降:同时,野外调查还发现,随着近年 来高山森林生态旅游资源的开发,太白红杉生境的人类活动日益频繁,人为因素 干扰将会加剧太白红杉走向濒危。 根据本文的研究结果,建议太白红衫的保护应以就地保护为主,重点加强对 居群内遗传多样性较高的朱雀居群、牛背梁居群的保护。同时应加强对其自然更 新、生长发育和繁殖规律的研究,注重保护太白红杉生境,减少森林生态旅游开 发对其自然居群造成的破坏。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q943

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 胡艳;葛继稳;汪洋;;神农架长坊二级水库电站工程建设对生态环境的影响[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
10 张经炜;;再造一个山川秀美的大西北——保护环境,开拓资源,开展固沙保土的C4(碳四)植物的选育、引种和推广的研究(西部大开发建议之三)[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 巴雅尔塔;青藏高原东缘高寒草甸群落花期物候研究[D];兰州大学;2010年
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10 刘树楠;杂交水稻花粉发育超微结构比较与多光谱显微定量分析[D];武汉大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾毅;基于植物群落分析的武汉城市湖泊湿地植被恢复典型模式研究[D];华中农业大学;2010年
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6 马浩;基于土地适宜性评价的三峡库区防护林类型空间优化配置[D];华中农业大学;2010年
7 邹露;篦子三尖杉的组织培养及生物碱检测[D];中南林业科技大学;2009年
8 吴炜;枞阳大山不同演替阶段群落结构及其植物多样性研究[D];安徽农业大学;2010年
9 卫泽;棉花分子图谱构建、偏分离位点的比较作图和棉花品种遗传多样性分析[D];山东农业大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 本报记者 游雪晴;中国的人类遗传多样性研究成果丰硕[N];科技日报;2001年
7 杨孝文;首个人兽混合胚胎 99%为人类细胞1%来自动物[N];北京日报;2007年
8 记者 刘欣 陈云芬;保护和利用作物遗传多样性 控制病虫害促进可持续农业发展国际执委会会议在昆举行[N];云南日报;2007年
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7 张媛媛;中国不同地理来源的籼稻地方品种遗传多样性分析[D];中国农业科学院;2005年
8 黄金艳;广西普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)遗传多样性研究[D];广西大学;2006年
9 邹积鑫;木薯种质资源遗传多样性分析与干物质产量的分子标记[D];华南热带农业大学;2005年
10 刘亚男;野生大豆(G. soja)微核心种质的遗传多样性分析[D];中国农业科学院;2008年
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