水生高等植物在异质水域的遗传变异及它们对扰动的适应

摘要

穗花狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.）、金鱼藻（Ceratophyllum demersum L.）、黑藻(Hydrilla verticillata(L.f.)Royle)、荇菜(Nymphoides peltatum(Gmel.)O.Kuntze)等水生高等植物是湿地生态系统植物群落的重要组成成分，由于人类的严重干扰，这些水生植物将面临新的环境条件。本研究采用ISSR分子标记技术对穗花狐尾藻和金鱼藻遗传的多样性及变异进行研究，并模拟洪水和机械扰动探究水生植物对扰动的适应和恢复能力，研究结果如下:　　1.对采自云南洱海、贵州草海、江苏太湖、湖北洪湖和梁子湖这5个湖泊居群（包括34个亚居群）的177份穗花狐尾藻样品用12条ISSR引物进行遗传分析，发现其扩增多态性带型达到了100％;5个居群的遗传多样性有差异，其中洱海居群的最高，太湖居群的最低;AMOVA分析显示，在总变异中，湖泊居群间的遗传变异占28.14％，亚居群间的变异占17.42％，亚居群内的变异占54.45％，表明大部分变异存在于居群和亚居群内部;湖泊内部亚居群间的遗传分化为洱海最大，草海最小;同一个湖泊内的亚居群遗传距离与地理距离呈正相关，而不同湖泊居群间的遗传距离与地理距离无明显相关关系，这表明地理隔离可能不是遗传分化的主要原因，而可能由于各居群对当地环境因子的长期适应，使穗花狐尾藻居群间发生了一定程度的地理分化。　　2.对采自上述5个湖泊及山东微山湖的这6个湖泊居群（包括33个亚居群）的174份金鱼藻样品用筛选出的9条ISSR引物进行PCR扩增，多态性带型均为100％;6个湖泊居群中，太湖居群的遗传多样性最高，梁子湖的最低;AMOVA分析显示，在总变异中，湖泊居群间的遗传变异占32.50％，亚居群间的变异占21.44％，亚居群内的变异占46.06％，表明大部分变异存在于湖泊居群内部;湖泊内部亚居群间的遗传分化为洱海最高，草海最低;同一个湖泊内的亚居群遗传距离与地理距离呈正相关，而不同湖泊居群间的遗传距离与地理距离无明显相关关系。　　3.沉水植物黑藻、穗花狐尾藻、金鱼藻在模拟的洪水处理中的生物量及生长率均高于对照组。在这3个物种混合种植的情况下，黑藻具有明显的竞争优势，能够适应实验条件下的洪水;而穗花狐尾藻和金鱼藻却呈现负增长;穗花狐尾藻通过增加植物体内总氮含量来应对洪水，而金鱼藻则主要通过形态的变化来适应水位的波动。　　4.用三种不同程度的机械干扰处理混合种植的荇菜和穗花狐尾藻。与无干扰的对照处理相比，这三种干扰处理都给穗花狐尾藻的生长带来负面影响，而荇菜可以通过增加根的生物量分配耐受轻度干扰，通过增加叶的生物量分配耐受中度和重度干扰。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 几种水生高等植物的研究背景

1．1．1 穗花狐尾藻、金鱼藻、黑藻、荇莱的生物学特征

1．1．2 穗花狐尾藻、金鱼藻、黑藻、荇菜的生长习性及分布

1．2 遗传变异

1．2．1 遗传多样性和遗传结构及其研究方法

1．2．2 水生植物遗传多样性研究现状

1．3 环境扰动对水生植物的影响

1．3．1 洪水现状及其对水生植物造成的影响

1．3．2 机械干扰对水生植物的影响及其研究现状

1．4 本研究的目的、意义以及内容

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 研究内容

第二章 穗花狐尾藻和金鱼藻在中国六大湖泊的遗传变异

2．1 材料和方法

2．1．1 样地概况和样品采集

2．1．2 遗传分析的实验方法

2．2 结果

2．2．1 穗花狐尾藻的实验结果

2．2．2 金鱼藻的实验结果

2．3 讨论

2．3．1 穗花狐尾藻和金鱼藻的遗传多样性

2．3．2 穗花狐尾藻和金鱼藻的遗传结构和遗传分化

2．3．3 穗花狐尾藻和金鱼藻的遗传一致度与聚类分析

第三章 模拟洪水对三种沉水植物恢复生长的影响

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 样品采集与培养

3．2．2 实验设计

3．2．3 实验条件

3．2．4 数据收集与分析

3．3 结果

3．3．1 植物生物量和生长率

3．3．2 植物体内氮磷含量

3．3．3 植物形态特征

3．4 讨论

第四章 机械干扰对水生植物恢复生长的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 植物材料

4．1．2 实验方法

4．1．3 数据收集与分析

4．2 结果

4．2．1 穗花狐尾藻在扰动下的形态变异

4．2．2 荇菜在扰动下的形态变异

4．3 讨论

第五章 结论以及不足与展望

5．1 结论

5．2 不足与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢