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杜鵑紅山茶保護生物學研究

來源：作者：發布時間：2013-07-27 11:13

     杜鵑紅山茶(CamelliaazaleaWei)為我國特有的瀕危植物，僅見于陽春鵝凰嶂自然保護區內。本研究通過種群生態學、繁殖生物學和遺傳多樣性等多途徑的綜合研究，揭示了杜鵑紅山茶瀕危的內在機制與外在因素，并開展了組織培養快繁技術研究。主要研究成果總結如下：
      1．杜鵑紅山茶群落位于溪流兩岸，為以山茶科、茜草科和樟科等植物類群為優勢的次生性常綠闊葉林。植物區系以泛熱帶成分為優勢。
     2．杜鵑紅山茶種群小，以III和IV級植株為主，缺乏大樹和幼苗，種群結構呈衰退型。杜鵑紅山茶的生態位寬度中等，主要居于灌木層，并與灌木層優勢種有較高的生態位重疊。
     3．杜鵑紅山茶具四囊型花藥，腺質絨氈層；藥壁發育為基本型；小孢子發育為同時型；小孢子四分體四面體形：花粉粒成熟時具二細胞；具雙珠被的倒生胚珠，薄珠心；胚囊發育屬雙孢八核蔥型。胚胎檢測結果表明，杜鵑紅山茶在大孢子發生及胚囊發育過程中，胚珠敗育率達65％。
     4．雜交指數(OCI)、花粉一胚珠比(P／O)和控制授粉試驗結果顯示，杜鵑紅山茶的繁育系統為專性異交型，自交不親和，為典型的蟲媒傳粉型植物。授粉試驗結果還表明，自然授粉的結實率很低，人工異株授粉可有效提高結實率。野外觀察發現，杜鵑紅山茶在自然條件下子房敗育率高達64％。杜鵑紅山茶具有兩型花柱，有利于接受異花花粉的L型花僅占20％，而易于產生白花授粉的M型花柱占76％。杜鵑紅山茶的有效傳粉昆蟲主要為蝶類和蜂類，但昆蟲的訪花頻率較低，這可能是導致自然授粉結實率低的主要原因。

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     5．杜鵑紅山茶自然結實率低，土壤層種子少，林下實生苗貧乏。種子質量及活力檢測結果顯示，杜鵑紅山茶飽滿種子僅占調查總數的40％，其中有活力種子比例為73％。種子萌發試驗結果表明，杜鵑紅山茶新鮮種子的平均萌發率僅為38％。自然結實率低、種子質量差以及種子向幼苗的轉化率低，直接限制了杜鵑紅山茶種群的生存和發展，成為其種群更新的大瓶頸。
     6．RAPD和ISSR分析結果表明，杜鵑紅山茶遺傳多樣性較低。物種水平上的多態性位點百分率(PPB)分別為38．83％和55．29％，Nei’s基因多樣性指數分別為0．1435和0．2191，Shannon多態性信息指數分別為0．2140和0．3215。杜鵑紅山茶種群的絕大部分遺傳變異存在于兩個亞種群內，亞種群間的變異量很少，Gsr值分別為0．1242和0．0922。聚類分析的結果表明，杜鵑紅山茶兩亞種群間有較高的遺傳相似性。
     7．組培實驗的結果表明，腋芽增殖是杜鵑紅山茶異地繁殖的有效途徑。以杜鵑紅山茶種子在室內環境條件下萌發生長的實生苗為材料，切取帶有腋芽的莖段作為外植體，可以實現種苗的快速繁殖。適用于誘導腋芽萌發及生長的培養基配方為：MS+BA1．Omg／L+IBA0．01mg／L+GA310mg／L+蔗糖2．5％，該培養基可使腋芽萌發率達到60％。適用于誘導芽條生根的培養基配方為：1／2MS+IBA1．Omg／L+活性炭0．5％+蔗糖1．5％，在接種前用10mg／L的IBA溶液浸泡芽條基部20-30min可以收到更好的效果。在誘導杜鵑紅山茶胚狀體形成時，以接近成熟或已經成熟的胚為外植體的培養效果最好。硫酸鹽和硝酸鹽的含量和比例對杜鵑紅山茶胚狀體再生植株具有重要影響，將胚狀體轉移到成分為MS+NH4N0310．31mmol／L+KN039．39mmol／L+K2S041．5mmol／L+BA2．0mg／L+IBA0．2mg／L+谷氨酸1．0mg／L的培養基上，可以取得比標準MS培養基更好的培養效果，胚芽分化率達到了8．3％。

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8．綜合以上研究結果，杜鵑紅山茶瀕危的內在機制有4點：1)大孢子的發生及胚囊發育過程中出現嚴重敗育，造成大量不育種子的產生。2)自交不親和性和花柱異長現象導致高子房敗育率。3)傳粉昆蟲訪花頻率低導致自然結實率低。4)種子質量差，休眠期長，種子向幼苗的轉化率低。杜鵑紅山茶致瀕的外在因素主要是人類活動的干擾和水電站的干擾。根據上述研究結果，我們對杜鵑紅山茶提出了加強就地及遷地保護的措施，配合人工授粉和快速繁育技術研究，找出有效擴大種群的途徑。

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