瀕危蕨類植物粗梗水蕨的交配系統(tǒng)研究.pdf

1、粗梗水蕨（Ceratopteris pteridoides），隸屬水蕨科（Parkeriaceae）水蕨屬(Ceratopteris)，是一年生的同型孢子蕨類植物(2n=78)，在我國(guó)多分布在湖南、湖北、安徽、江蘇、廣西、云南等熱帶和亞熱帶地區(qū)。粗梗水蕨（C.pteridoides）用途廣泛，其嫩葉可以食用，還可作為藥用和園林觀賞植物。粗梗水蕨還被視為研究植物性別決定以及分子生物學(xué)、配子體形態(tài)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等學(xué)科的模式植

2、物。近年來，由于人類活動(dòng)的影響，粗梗水蕨在我國(guó)存在的數(shù)量正在急劇下降，瀕臨滅絕，已被列為國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。植物的交配系統(tǒng)是影響植物種群遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)、基因型的空間分布和基因流的最關(guān)鍵因素。因此，研究瀕危植物的交配系統(tǒng)，對(duì)探討物種的瀕危機(jī)制、生物多樣性至關(guān)重要。
　　本研究利用擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性(AFLP)分子標(biāo)記技術(shù)，結(jié)合配子體發(fā)育實(shí)驗(yàn)和自交實(shí)驗(yàn)，對(duì)粗梗水蕨（C.pteridoides）的交配系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，以確定

3、該物種的交配模式，為制定合理的保育策略提供理論依據(jù)。主要得到如下結(jié)論:
　　(1)利用篩選出的13對(duì)AFLP引物共擴(kuò)增出475個(gè)清晰條帶，其中多態(tài)性條帶143個(gè)，占30.11％，多態(tài)性位點(diǎn)百分率Pp為30.11％，Nei遺傳多樣性指數(shù)H為0.081，Shannon多樣性指數(shù)Ⅰ為0.136，表明粗梗水蕨遺傳多樣性水平較低;而種群克隆多樣性水平和克隆系豐富度（Simpson多樣性指數(shù)D=0.99，F(xiàn)ager指數(shù)E=0.99）卻比較高，

4、這可能與粗梗水蕨的有性繁殖特征密切相關(guān);
　　(2)分子方差分析(AMOVA)表明粗梗水蕨主要的遺傳變異主要發(fā)生在種群間(53.27％)，和其種群間遺傳分化系數(shù)水平(Gst=0.5036)基本吻合，推測(cè)可能是粗梗水蕨的生境片段化日益嚴(yán)重，而導(dǎo)致種群間的交流減少(基因流Nm=0.4876)，迫使粗梗水蕨種群發(fā)生自交，種群內(nèi)的遺傳分化水平變低。地理距離和遺傳距離之間的相關(guān)性通過Mantel檢驗(yàn)（相關(guān)性指數(shù)r=0.3872，p=0.97

5、98），表明沒有明顯相關(guān)性。
　　(3)配子體發(fā)育和自交實(shí)驗(yàn)表明，粗梗水蕨的孢子萌發(fā)率不高(平均值為48.5％)，說明其對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境要求比較嚴(yán)格。而在適宜的人工培養(yǎng)條件下，配子體更傾向發(fā)育為雌雄同體，且隔離培養(yǎng)后自交成活率在72.9％以上，表現(xiàn)出一定水平的自交潛能;
　　(4)交配系統(tǒng)分析表明，多位點(diǎn)異交率(tin)和單位點(diǎn)異交率(ts)值都在0863以上，群體近交指數(shù)(tm-ts)的值為0.136，種群水平的近交系數(shù)F=0.

6、507，各個(gè)種群的F值更小，表明粗梗水蕨近交水平較低，更傾向于異交;雙親異交關(guān)聯(lián)度(rp(s)-rp(m))的值為-0.078，暗示雙親具有較低水平的關(guān)聯(lián)度。
　　(5)就地保護(hù)最有效的措施之一是保護(hù)其生境，因地制宜建立重點(diǎn)保護(hù)區(qū)，減少人類活動(dòng)對(duì)其生境的破壞。由于粗梗水蕨傾向于異交繁殖，且遺傳多樣性水平較低，在實(shí)施遷地保護(hù)時(shí)要盡可能地促使不同地區(qū)的種群進(jìn)行混合培育，進(jìn)而減少近交機(jī)會(huì)，提高基因交流水平，豐富其遺傳多樣性，達(dá)到擴(kuò)大種群