三峡库区消落带不同水蓼种群对水淹的生理生态适应性差异

论文摘要

在水淹条件下,河岸带植物往往会对低氧和低光照环境产生一定的性状可塑性。已有研究表明水淹条件下,植物物种会发生种内遗传分化而形成不同的基因型。不同基因型的植株对水淹的可塑性响应可能存在一定差异,当产生的可塑性不利于植物整体的适合度时,则会产生可塑性代价;反之,会带来可塑性效益,具有一定的进化潜能。三峡库区消落带高低高程区域分布的同一物种的不同植株由于长期经历不同的水淹胁迫,可能发生基因型分化并产生不同的性状可塑性,这种可塑性是否具有一定的进化潜能还有待进一步研究。本研究以三峡库区消落带高低高程区域均有分布的一年生植物水蓼(Polygonum hydropiper L.)为研究对象,通过野外实验和温室控制实验,结合进化生物学可塑性模型,研究了消落带高低高程自然水蓼种群中植株的生长和生理特征的差异;分析了高低高程水蓼种群及不同基因型植株的生长和生理特性对水淹响应的差异;分析了不同水蓼基因型植株在水淹处理下的生长和生理性状可塑性的代价和效益。主要研究结果:(1)分布于高低高程的水蓼自然种群的生长、形态和生理性状间存在显著差异,主要表现在高高程植株个体更大,叶片更厚,但其繁殖分配与种子萌发率较低高程植株低;(2)母代效应显著提高了子代水蓼植株对水淹的响应;与高高程植株相比,来源于低高程植株的比叶面积更大,低高程不同基因型植株的叶性状变异更大;(3)高低高程不同基因型水蓼植株的叶性状可塑性代价和效益有显著差异,主要体现在:低高程不同基因型水蓼植株的叶片数量增加、叶面积增大、叶宽增加,具有显著的可塑性效益;但在水淹环境下低高程不同基因型植株叶面积增大,叶片变宽变长对整体植株的适合度存在显著的可塑性代价。三峡库区消落带高低高程水蓼种群在长期水淹环境下对水淹响应存在显著差异,可能已经产生种群内的遗传分化。低高程水蓼不同基因型植株叶性状对水淹的响应更积极,有利于提高消落带内低高程水蓼种群的适合度,具有一定进化潜能,可以用于退化河岸带植被恢复。本研究进一步完善了河岸带植物对环境胁迫适应进化的基础理论研究,为退化河岸带以及水库消落带的植被恢复与重建提供理论基础和科学依据。

论文目录

摘要

Abstract

1 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究综述

1.2.1 水淹对河岸带植物的生长和生理特性的影响

1.2.2 河岸带植物对水淹的响应

1.2.2.1 河岸带植物对水淹的生长响应

1.2.2.2 河岸带植物对水淹的生理响应

1.2.3 植物的母代效应与表型可塑性

1.2.4 湿地植物的表型可塑性与基因型分化

1.2.5 三峡库区消落带的年际水位变化

1.3 研究内容和技术路线

1.3.1 研究物种

1.3.2 研究内容

1.3.3 创新点

1.3.4 技术路线

2 水蓼对长期自然水淹的生长和生理响应

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 野外实验设计

2.2.2 数据测定

2.2.2.1 群落及环境指标测定

2.2.2.2 生长指标测定

2.2.2.3 形态指标测定

2.2.2.4 生理指标测定

2.2.3 数据分析

2.3 实验结果

2.3.1 不同高程的水蓼自然种群植株的生长特征差异

2.3.2 不同高程的水蓼自然种群植株的生理特征差异

2.4 讨论

2.4.1 高程对水蓼自然种群的植株生长特征的影响

2.4.2 高程对水蓼自然种群的植株繁殖策略的影响

2.4.3 高程对水蓼自然种群的植株非结构性碳水化合物的影响

3 不同高程的水蓼基因型植株对水淹响应的差异

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 实验设计

3.2.3 数据测定

3.2.3.1 萌发指标测定

3.2.3.2 生长指标测定

3.2.3.3 形态指标测定

3.2.3.4 叶绿素荧光指标测定

3.2.4 数据分析

3.2.4.1 萌发数据分析

3.2.4.2 水淹及高程的效应

3.2.4.3 水淹及基因型的效应

3.3 实验结果

3.3.1 不同高程的水蓼种子的萌发特征差异

3.3.2 水淹、高程及其交互作用的效应

3.3.2.1 水淹对不同高程水蓼植株的生长特征的影响

3.3.2.2 水淹对不同高程水蓼植株的形态特征的影响

3.3.2.3 水淹对不同高程水蓼植株的生理特征的影响

3.3.3 水淹、基因型及其交互作用的效应

3.3.3.1 水淹对不同基因型植株的生长特征的影响

3.3.3.2 水淹对不同基因型植株的形态特征的影响

3.3.3.3 水淹对不同基因型植株的生理特征的影响

3.4 讨论

3.4.1 不同高程来源的水蓼种子的萌发特征的差异

3.4.2 不同高程来源的水蓼植株对水淹响应的差异

3.4.3 不同高程的水蓼基因型植株对水淹的生长响应

4 不同高程的水蓼基因型植株对水淹的适应可塑性

4.1 引言

4.2 材料与方法

4.2.1 实验设计

4.2.2 数据分析

4.2.2.1 选择梯度分析

4.2.2.2 表型可塑性计算

4.2.2.3 可塑性效益计算

4.2.2.4 可塑性代价计算

4.3 实验结果

4.3.1 水淹对不同高程水蓼基因型植株的选择效应

4.3.2 不同高程水蓼基因型植株对水淹的适应可塑性

4.3.3 不同高程水蓼基因型植株对水淹的可塑性代价

4.4 讨论

4.4.1 不同高程水蓼基因型植株对水淹的可塑性效益

4.4.2 不同高程水蓼基因型植株对水淹的可塑性代价

5 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 展望

参考文献

个人简介

导师简介

获得成果目录

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 魏冠文

导师: 罗芳丽

关键词: 水淹,水蓼,基因型,表型可塑性,代价与效益,适应

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 北京林业大学

基金: 国家自然科学基金面上项目(河岸带植物水蓼对水淹环境的适应可塑性研究,31670428)

分类号: Q945

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000662

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