亚热带木兰科、樟科10个树种细根形态与功能特性研究及其亲缘关系分析

摘要

细根是森林生态系统中植物吸收水分和养料的主要器官，是元素循环的重要组成部分，细根具有复杂的分枝系统，其形态特征对细根吸收以及周转的功能具有重要影响。本研究试图通过对江西奉新林区10个木兰科、樟科树种的形态特征、养分特征分析及其分子遗传学亲缘关系分析，以期丰富不同树种的细根特征数据库，探究各树种形态结构、化学成分和生理生态功能之间的关系，探寻细根特征参数与遗传特性的关系。
　　本研究主要从以下两个方面展开:
　　(1)分子手段已成为植物根系研究的一个重要方法，具有信息含量高、稳定性高、受环境条件的影响较小等优点。本研究在江西奉新林区选择亚热带古老被子植物木兰科、樟科的10个树种，分别是鹅掌楸属（鹅掌楸L.chinense）、木兰属（白玉兰M.denudate）、木莲属（红花木莲M.insignis、南方木莲M.chingii、含笑属（深山含笑M.maudiae乐昌含笑M.chapensis、含笑M.figo）、拟单性木兰属（乐东拟单性木兰P.lotungensis）、樟属（樟C.camphora）、檫木属（檫木S.tzumu）。提取细根DNA后，采用两种通用引物对trnL(UAA)基因内区片段进行扩增和纯化，自动测序仪进行序列测定，并对测定结果进行人工校对。
　　结果表明，trnL基因序列的树种亲缘关系分析结果与此前研究的其他序列分析结果基本吻合，较好的区分了木兰科和樟科植物，在木兰科内也将鹅掌楸属的鹅掌楸、木兰属的白玉兰有效区分出来成为单支结构，但由于序列片段短，变异位点少，各属之间分辨率不高，含笑属、木莲属、拟单性木兰属均未被完全分开。
　　(2)不同根序级别的细根在生理功能上有明显差别，对细根的形态结构、养分组成的研究对探究树种地下生态位特征和生物地球化学循环都具有重要影响。本研究采用追踪挖掘法采集亚热带木兰科、樟科10个树种的完整细根根系，按照Pregitzer细根分级方法进行分级，用Win-RHIZO系统对细根的形态参数进行测定，同时对各根序细根的生物量以及C、N含量进行测量，以探讨不同树种细根形态特征、养分策略以及生理功能之间的关系。
　　结果表明，随着根序的增加，10个树种细根的比根长、比表面积呈减小趋势，直径、根组织密度呈上升趋势。除个别树种外，各形态参数在同一树种的不同根序级别以及不同树种在同一根序级别上都有显著差异。
　　经比较，除樟科植物各级组织密度大于木兰科植物外，未发现两个科植物的各形态参数有其他的规律性差异。
　　10个树种细根C含量均呈现出随着根序上升而增加的趋势，C/N比也随根序的上升而增加，而细根N含量呈现出随着根序上升而下降的趋势。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 细根的划分和根序

1．2 国内外研究现状

1．2．1 细根的形态特征研究

1．2．2 细根的养分特征研究

1．2．3 细根的解剖结构研究

1．2．4 细根的分子遗传学研究

1．3 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 采样地点及研究对象

2．1．1 采样地点

2．1．2 研究对象

2．2 研究方法

2．2．1 完整细根采样

2．2．2 细根分级及形态特征测量

2．2．3 细根化学特征分析

2．2．4 树种亲缘关系的分子遗传学分析

2．3 数据分析

3 结果

3．1 10个树种细根的形态特征

3．2 10个树种细根构型参数的比较

3．2．1 10个树种不同根序的细根的平均直径

3．2．2 10个树种不同根序的细根的平均比根长

3．2．3 10个树种不同根序的细根的比表面积

3．2．4 10个树种不同根序的细根的组织密度

3．2．5 10个树种细根根系形态参数比较分析

3．3 10个树种细根养分特征比较

3．3．1 10个树种细根不同根序的C含量

3．3．2 10个树种细根不同根序的N含量

3．3．3 10个树种细根不同根序的C／N

3．3．4 10个树种细根养分特征参数比较

3．4 10个树种的细根分子遗传实验结果

4 讨论

4．1 10个树种细根形态及其C、N浓度比较

4．1．1 10个树种细根形态比较

4．1．2 组织碳氮浓度与根序及形态特征之间的联系

4．2 10个树种的细根分子遗传实验结果分析

5 结论

5．1 10个树种细根形态特征和养分特征分析

5．2 10个树种亲缘关系的分子遗传学分析

5．3 本研究存在的不足

参考文献

致谢