濒危植物多样性与保护
珠芽胎生繁殖是蕨类植物孢子繁殖的有益补充,丰富了植物的繁殖再生系统,影响着种群遗传多样性和对环境的适应能力。该研究以国家Ⅰ级重点保护野生植物光叶蕨(Cystopteris chinensis)为对象,通过形态学与解剖学方法,探究其羽片后面不明突起——珠芽的形态与解剖特征,揭示其生殖结构和发育过程,追溯珠芽胎生起源和生态适应机制。结果显示:(1)珠芽和孢子囊群同期出现在光叶蕨羽片背面末级细脉中部,只是珠芽位于顶端裂片。珠芽形成包括启动期、膨大期和成熟期3个时期,由黄绿色球状体逐渐成长为深绿色纺锤状,基部变黑形成离层时成熟。(2)珠芽起源于维管束鞘延伸区的薄壁细胞,不断分裂生长形成珠芽原基,逐渐突破叶下表皮形成圆球形珠芽;随着珠芽不断膨大,中下部细胞分化形成贮藏细胞和维管束,顶端分化出生长点形成芽。(3)极少数珠芽在叶片上可直接萌动形成新的自养个体。成熟珠芽掉落在土壤内1周后开始萌发,基部长出圆柱形根,顶部萌发出拳芽。残留珠芽第2年仍可萌发形成新叶,与茎芽产生的叶片形态有别。
为探究海南吊罗山山铜材(Chunia bucklandioides)种群结构与动态特征,以当地山铜材野生种群为研究对象,将种群集中分布区域设为典型样地并开展样地调查,以空间代替时间构建种群年龄结构,采用动态量化分析、绘制存活曲线、计算生存函数等方法分析现有种群结构特点和动态特征,并通过时间序列预测模型推测种群未来发展趋势。结果表明:(1)吊罗山山铜材种群年龄结构接近不规则金字塔型,动态量化分析显示该种群为增长型种群,但第Ⅰ~Ⅲ龄级间存在衰退现象,种群增长性弱,稳定性差,受外界干扰敏感度高,有向稳定型种群转变的趋势。(2)随龄级增加,山铜材标准化存活个体数量减少,生命期望降低,死亡率和消失率总体呈上升趋势,存活曲线趋近于Deevey-Ⅱ型。(3)生存分析显示吊罗山山铜材种群具有前期增长、中期稳定、后期衰退的特点。(4)经过未来2、4、6龄级时间后,Ⅰ~Ⅲ龄级个体数量将逐渐减少,Ⅳ~Ⅶ龄级个体数量少量增加,幼龄苗木自我更新能力不足,种群存在规模收缩和衰退的风险。研究表明,生境碎片化、分布范围小、植株结实量少和幼龄个体不足是导致吊罗山山铜材濒危的主要因素,建议通过设立自然保护小区、辅助种子入土萌发、加快人工培育技术研究、人工扩大种群规模与数量和加强基础研究等方式,促进山铜材种群复壮与更新。
运用石蜡切片技术对小勾儿茶(Berchemiella wilsonii)进行生殖生物学观察,探讨其大小孢子发生和雌雄配体发育过程是否存在濒危环节。结果显示:小勾儿茶的花具5个雄蕊和4个花药室,成熟的花药壁由花药内壁(1层)、中层(2层)和绒毡层(1层)组成。绒毡层发育正常,细胞排列整齐规则,与中层细胞联系紧密,细胞中常多核。小孢子母细胞在减数分裂时胞质分裂方式为同时型,四分体主要以四面体形式存在,花粉粒在成熟时为二细胞型、圆形或椭圆形,多数有3根萌发管。花药发育过程中绒毡层发育存在少量异常,花粉存在少量败育。小勾儿茶子房2室,只发育1室。胚珠为倒生的双珠被和厚珠心,合点端大孢子发育成功能性大孢子,经过3次有丝分裂,进一步发育成具有7个细胞和8个核的胚囊,胚囊发育方式为蓼型。子房中的胚珠发育基本一致。小勾儿茶大小孢子发生和雌雄配子体发育基本正常,不是导致其结实率低的原因。
为建立濒危植物岩生鼠尾草(Salvia petrophila)的组培快繁体系,对岩生鼠尾草成熟种子消毒及萌发、基部带腋芽茎段继代增殖、无菌苗茎段愈伤组织诱导及分化、不定芽生根、炼苗移栽进行研究。结果表明:(1)岩生鼠尾草种子的适宜消毒方法为75%乙醇溶液处理30 s,5%次氯酸钠(NaClO)溶液消毒8 min,种子发芽率为40.83%。(2)种子萌发适宜培养基为MS+1.0 mg⋅L-1 6-BA+0.1 mg⋅L-1 NAA,发芽率为71.12%。(3)基部带腋芽茎段继代增殖适宜培养基为MS+1.0 mg⋅L-1 6-BA+0.1 mg⋅L-1 NAA,增殖系数为5.5。(4)无菌苗茎段愈伤组织诱导适宜培养基为MS+1.0 mg⋅L-1 6-BA+1.0 mg⋅L-1 2,4-D,诱导率高达97.10%;愈伤组织适宜分化培养基为MS+1.5 mg⋅L-1 6-BA+0.1 mg⋅L-1 NAA。(5)岩生鼠尾草不定芽生根适宜培养基为1/2MS+1.0 mg⋅L-1 NAA,生根系数高达99.11%。(6)泥炭土、珍珠岩和蛭石体积比为1∶1∶1的混合基质为适宜栽培基质,移栽成活率高达85.5%。研究结果可为岩生鼠尾草的保护和利用奠定技术基础,同时也可为鼠尾草属其他植物的繁殖技术提供新的研究思路。
为了研究珍稀濒危植物沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)受到的竞争影响,选择沙冬青与霸王(Zygophyllum xanthoxylum)群落交错区,利用Hegyi单木竞争模型,通过对25株沙冬青对象木的调查,分析沙冬青的种内与种间竞争关系。结果表明:沙冬青的种内和种间竞争强度分别占总竞争强度(341.32)的5.09%和94.91%,说明沙冬青的竞争主要来源于种间。群落交错区内沙冬青的竞争木种类较多,竞争强度由大到小依次为内蒙古旱蒿(Artemisia xerophytica)、矮脚锦鸡儿(Caragana brachypoda)、霸王、猫头刺(Oxytropis aciphylla)、沙冬青、长叶红砂(Reaumuria trigyna)、驼绒藜(Krascheninnikovia ceratoides)、红砂(Reaumuria soongarica)、绵刺(Potaninia mongolica)、戈壁天门冬(Asparagus gobicus)。种间竞争指数和总竞争指数与沙冬青冠幅之间的关系均近似服从幂函数关系,竞争强度随对象木冠幅的增加而减小。当对象木的冠幅小于1.0 m时,受到的竞争压力较大,所得的模型能很好地反映沙冬青受到的竞争强度。