珍稀植物蒜頭果保護(hù)生物學(xué)研究.pdf

1、蒜頭果(Malania oleifra，Chun et S.K Lee)是在20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的，隸屬鐵青樹科(Olacaceae)蒜頭果屬(Malania)，為我國特有的單種屬植物。蒜頭果僅自然分布于云南東南部和廣西西部的狹窄區(qū)域。蒜頭果種子富含油脂，是合成麝香酮(muscone)的理想原料，具有較大的開發(fā)價值。蒜頭果的現(xiàn)存資源量稀少，已被列為國家二級保護(hù)植物。 本文通過對蒜頭果地理分布與環(huán)境因子的關(guān)系、立地條件、形態(tài)與解剖

2、特征、群落與種群的特征、居群遺傳多樣性、種群的傳粉機(jī)制、組織培養(yǎng)、天然更新、種子萌發(fā)與幼苗生長特征、種仁油和葉揮發(fā)油的化學(xué)成分分析等進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，為對蒜頭果的瀕危機(jī)理研究、引種馴化及人工造林積累必要的基礎(chǔ)生物學(xué)知識。 對蒜頭果地理分布影響的幾項(xiàng)水熱指標(biāo)作用的相對次序是：熱量因子、年均降水量和日照時數(shù)、相對濕度，其中極端最高溫，7月均溫、年均溫、≥10℃年積溫和年均降水量是蒜頭果分布的主要限制因子；由半峰寬(PWH)計算法

3、確定蒜頭果生長的最適溫度范圍為18.0～22.0℃，年降水量范圍為1106.5～1585.1mm。 砂粒含量比大，通透性良好的土壤適宜蒜頭果的生長；六個不同分布區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)和全N含量極為豐富，速效K的含量水平中等，而土壤速效P的含量富貧差異較大；分布區(qū)土壤部分缺Cu，嚴(yán)重缺Zn、Fe；蒜頭果葉片中的葉綠素含量與立地條件有著密切的關(guān)系；龍虎山樣地立地條件比其他樣地更適合蒜頭果生長；不同立地上生長的蒜頭果葉片中同一礦質(zhì)元素含量有一

4、定的差異，但差異不顯著；土壤元素對蒜頭果生長的影響由大到小依次為：N、Fe、Mn、Zn、K、Cu，其中四個是微量元素，而分布區(qū)土壤缺乏Cu，嚴(yán)重缺Zn、Fe而影響了蒜頭果的生長發(fā)育。蒜頭果在根、莖、葉、花、果實(shí)、種子的形態(tài)和解剖上既具有原始的性狀，又具有進(jìn)化的特征，對鐵青樹科分類系統(tǒng)的研究有著重要的意義。此外，蒜頭果部分形態(tài)和解剖構(gòu)造特征表現(xiàn)出它對旱生環(huán)境具有一定的適應(yīng)性。 對群落學(xué)特征及種群特征研究表明蒜頭果群落的植物種類組成

5、并不豐富，以雙子葉植物為主，木本植物居多，藤本植物和草本植物較少，其植物區(qū)系的地理成分具有一定的復(fù)雜性。小型葉和中型葉、單葉、革質(zhì)和紙質(zhì)的高位芽植物是蒜頭果群落的主要成員，決定著群落的外貌特征。蒜頭果在群落中處于優(yōu)勢種或次優(yōu)勢種地位，其種群的年齡結(jié)構(gòu)總體上呈倒金字塔型，屬于衰退型種群，空間分布格局呈集群分布。 蒜頭果的花序?yàn)榫蹅阈位ㄐ颍行』?～10朵，小花較小；按花粉大小等級劃分，蒜頭果的花粉粒屬于小的范圍；花粉粒呈近四面體，

6、極面為近三角形；每?；ㄋ幩幕ǚ哿Ｔ?600～3600粒之間，花粉量較大，有利于花粉的傳播和授粉；胚珠比(P/O)值為8088，繁育系統(tǒng)為專性異交類型；花粉生活力一般在50％以上；在不同溫度濕度條件下測得蒜頭果花粉的生活力在高溫低濕(38℃，40％)的條件下最高，在低溫低濕(16℃，40％)的條件下最低；雜交指數(shù)(DCI)值為4，繁育系統(tǒng)自交親和，異交，需要傳粉者；記錄到的訪花昆蟲有40余種，訪花昆蟲的訪花頻率及高峰時間不同，不同種類

7、的昆蟲的訪花行為也是各有所異；從觀察的結(jié)果看，蒜頭果的種實(shí)的形成大多數(shù)依賴于傳粉昆蟲的活動，其中主要是蜂類。 以廣西和云南的9個居群共45個蒜頭果樣株為材料，研究了聚合酶、模版濃度、退火溫度、引物用量對RAPD反應(yīng)的影響，建立了一套穩(wěn)定的RAPD反應(yīng)體系。該體系反應(yīng)體積為25μl，模板1μl，10×buffer2.5μl，2.5mMdNTP1.5μl，10pm/μl引物2μl，ExTaq 酶0.15μl，ddH<,2>O17.8

8、5μl。最佳反應(yīng)程序?yàn)?5℃/T→95℃/30"→36℃/30"→72℃/2'70"(擴(kuò)增30循環(huán))→72℃/7'。在這個反應(yīng)體系下，對蒜頭果進(jìn)行了RAPD遺傳多樣性研究，其結(jié)果為：6條引物共檢測到61個位點(diǎn)，其中多態(tài)位點(diǎn)為21個，占34.4％，遺傳多樣性較低，這可能是蒜頭果瀕危的內(nèi)在機(jī)制。應(yīng)用RAPD Distance Programs(Versionl.04)軟件對蒜頭果遺傳多樣性進(jìn)行分析，得出遺傳樹狀圖，其結(jié)果表明蒜頭果的遺傳多樣

9、性表現(xiàn)出與生境具有一定的相關(guān)性，但與地理位置沒有太大的相關(guān)性。對蒜頭果進(jìn)行的組織培養(yǎng)與細(xì)胞懸浮培養(yǎng)研究結(jié)果表明：MS+6-BA1.5mg/L+NAAO.1mg/L+蔗糖3％激素組合能夠較好地誘導(dǎo)芽的初始分化和增殖，適宜的芽苗繼代增殖培養(yǎng)基為MS+6-BA1.5mg/L+NAA0.2mg/L+蔗糖3％；采用1/2MS+IBA0.5mg/L+蔗糖3％為生根培養(yǎng)基，生根率為45.0％；移栽到河沙的生根苗成活率為52.5％；愈傷組織誘導(dǎo)率為66

10、.7％～86.6％，其中以MS+6-BAO.5mg/L+2，4-D2.0mg/L+蔗糖3％的培養(yǎng)基最佳，其誘導(dǎo)出的愈傷組織具有較強(qiáng)的增殖能力和較好的脆散結(jié)構(gòu)，最佳繼代培養(yǎng)基為MS+6-BA0.2mg/L+2，4-D2.0mg/L+蔗糖3％，且培養(yǎng)基中的6-BA與2，4-D濃度的比值越小，愈傷組織生長越快，結(jié)構(gòu)越脆散，增殖率越高；將繼代后的愈傷組織轉(zhuǎn)入6種含不同激素濃度組合的MS液體培養(yǎng)基中進(jìn)行振蕩培養(yǎng)，在綜合分析各培養(yǎng)基的單細(xì)胞密度，細(xì)

11、胞團(tuán)塊密度，細(xì)胞生物量增長率等指標(biāo)后，初步篩選出MS+6-BAO.2mg/L+2，4-D2.Omg/L培養(yǎng)基為較好的液體培養(yǎng)基。 蒜頭果種皮堅硬使得種子葉出土較為困難；幼苗移栽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)幼苗根腐病嚴(yán)重，這與土壤水分和光照強(qiáng)度有密切關(guān)系。蒜頭果不宜直接以種子播種造林,而應(yīng)以植苗形式造林。人工撫育跟不上是造成造林保存率低下的主要原因。蒜頭果光合速率日變化曲線呈單峰型，在13：00達(dá)到峰值5.32umol/m<'2>，沒有出現(xiàn)明顯的"

12、午休"現(xiàn)象。蒸騰速率的日變化曲線也為單峰型，在14：00與15：00之間達(dá)到峰值0.84 mmol/m<'2>s。 對產(chǎn)自廣西巴馬縣25個植株的蒜頭果種子進(jìn)行破碎、提油及皂化，用硫酸一甲醇法酯化，利用水蒸氣蒸餾法和超臨界CO<,2>萃取法首次對蒜頭果葉揮發(fā)油進(jìn)行了提取，并分別利用氣相色譜一質(zhì)譜法對種仁油和葉揮發(fā)油中化合物成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，不同植株蒜頭果油的化學(xué)成分含量有一定的區(qū)別，而油酸、二十二碳烯酸和二十四碳烯酸的相對含