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新疆马先蒿属植物分类学研究——兼论甘肃马先蒿遗传多样性和分布格局
李文军
学位类型博士
导师管开云
2016
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点北京
学位专业植物学
关键词马先高属 甘肃马先高 入侵性本土植物.表型变异.遗传多排性 间断分布格局
摘要马先篙属(Pedicularis L.)为列当科(0robanchaceae)中最大的属,约有600-800种。我国约352种,主要分布在西部地区。新疆分布的马先篙属植物在种类和分布上尚未理清。长期以来,植物资源学家致力于对一些马先高属植物开展保护生物学研究以使开发利用其观赏价值和药用价值。然而,近年来青藏高原-天山阿尔泰山间断分布的甘肃马先篙(Pedicularis L.)在新疆巴音布鲁克高寒草地以及青海的部分地区迅速蔓延.呈现入侵态势,严重影响了当地草地生态系统的稳定,并威胁到畜牧业发展。   本研究从新疆马先篙属植物的分类学研究入手,理清新疆马先篙属植物种类与分布特征,随后针对快速蔓延的入侵性本土植物甘肃马先篙,利用比较形态学和谱系地理学手段研究其遗传多样性和间断分布格局,以探明其在新疆巴音布鲁克草原快速蔓延的遗传基础,并探讨间断分布格局的形成原因,主要得到以下结果: 根据钟补求提出的马先篙属系统,新疆马先篙属植物共有31种,其中日肃马先篙、阿拉善马先篙(P.alaschanica Maxim.)和沼生马先篙(P.palustris L.)为新分布,另外3个种,阿氏马先篙(P.albertii Regel)、新疆马先篙(P.chorgossica Regel & Winkler)和麦氏马先篙(P.maximoviczii Krassnow)初次拟定中文名。新疆分布的马先篙属植物表现出如下特征:特有现象不明确:在新疆的水平分布与新疆境内主要山系相吻合,垂直分布海拔跨度较大,在900-5180m;与国外某些邻近地区联系较与国内邻近省区紧密,新疆天山-阿尔泰山地区在马先篙属植物演化和迁移的过程中居于过渡区域。 通过对甘肃马先篙不同蔓延危害程度的9个居群127个个体的14个表型性状变异研究发现:14个表型性状表现出一定程度的变异和高水平的表型多样性,叶相关性状以及花序平均变异系数均达到40%以上,表型多样性指数变幅在2.253-2.302;单个性状在居群间及居群内都表现出高水平的变异:部分表型性状(如叶和苞片相关性状)在蔓延居群与具蔓延倾向居群和非蔓延居群差异显著;具有某些对光竞争力强的性状的类群在蔓延危害居群中占主导地位。 通过两个叶绿体(chloroplast DNA,cpDNA)片段(rpl32-trnL.和trnL-trnF)分析了甘肃马先篙的遗传多样性及间断分布格局的形成原因。研究发现:抽提到的17个cpDNA单倍型(Hl-H17)在青藏高原地区全部存在,而天山地区仅含有5个单倍型,除两个广布单倍型(H1和H2),其余都与青藏高原东北缘共享,且5个共享单倍型并未在系统树中出现在同一分支:整个分布区以及两个地理组都表现出高水平的遗传多样性(HT=0.882,Hs=0.559),且青藏高原组明显高于天山组(HT=0.880vs.HT=0.753);末次盛冰期(LGM,1ast glacial maximum)天山地区并没有检测到适应其生存的潜在分布区;居群间遗传分化相对较低,且遗传变异主要发生在居群内,并没有检查到明显的谱系地理结构。另外,在蔓延危害严重的巴音布鲁克居群中,四个广布单倍型占有较高比率,分别为36.36%和54.55%。 综合以上研究结果,我们得到以下结论:新疆天山—阿尔泰山在研究马先篙属植物起源及迁移过程中不容忽视;甘肃马先篙现代青藏高原-天山间断地理分布格局是末次冰盛期后由青藏高原东北缘长距离扩散的结果:甘肃马先篙享有高水平的遗传多样性,对环境变化适应能力强,且其在新疆的快速蔓延可能是少数基因型基于竞争能力强的表型变异对生境变化的决速反应。该研究可为评估及预测甘肃马先篙及其他类似类群在特定区域的危害潜力提供理论借鉴,同时可为青藏高原-天山阿尔泰山间断分布格局的形成提供参考。
学科领域植物学
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.xjlas.org/handle/365004/14754
专题研究系统_荒漠环境研究室
作者单位中科院新疆生态与地理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
李文军. 新疆马先蒿属植物分类学研究——兼论甘肃马先蒿遗传多样性和分布格局[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.
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