西南桦天然居群花粉散布、离体竞争与自由授粉子代适应性

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1、摘要以往学者们大多开展植物居群花粉散布或离体竞争及其子代适应性的单一研究，由于子代的形成是花粉散布与花粉竞争共同作用的结果，因此其系统研究更有助于揭示真实情况。本项目以广西靖西县的一个土石山生态交错区内的西南桦为研究对象，应用基于微卫星(SSR)标记的父本分析方法研究西南桦花粉散布的方向和范围；运用花粉离体培养揭示不同生境植株间的花粉竞争及其竞争机制；探讨斑块大小与自由授粉子代适应性间的关系。为西南桦天然林遗传管理、杂交育种研究、种子园营建以及育种策略制定提供了理论依据和技术基础。主要结果如下：1.以院城西南桦斑

2、块为研究对象，收集2株母树的种子培育子代幼苗（分别为60和61株），运用SSR标记对自由授粉子代进行父本分析，结合前期已获得的斑块内生殖植株的空间位置和遗传信息，揭示其花粉散布的范围和方向。结果表明：母树01接受斑块内的花粉以0~50m范围内的最多，其次是150~200m和100~150m范围内的，200~250m范围内的较少，母树01接受的斑块外的花粉比例为25%；母树02接受斑块内的花粉以100~150m和200~250m范围内的最多，50~100m、300~350m以及400~450m范围内次之，150~2

3、00m和350~400m范围内的花粉最少，母树02接受的斑块外的花粉比例最大为31.15%。母树01接受斑块内的花粉多来自正西、正南和东南方向。母树02处于斑块边缘，接受斑块内的花粉多来自从东北到东南方向的小于90度的夹角范围内的西南桦植株，且距离多大于100m。西南桦花粉的平均有效花粉散布距离为163m。最大散布距离可达408m。院城斑块接受的斑块外的花粉为25%~31.15%。这种花粉散布格局的形成可能与西南桦生殖植株的分布，花粉成熟的同同步性以及盛行风向有关。2.2010年和2011年分别以采自土山（G）和

4、石山(L)各7株（共28株）的西南桦花粉,开展花粉离体竞争研究，包括新鲜花粉混合、新鲜花粉与死花粉混合以及添加花粉水浸液的花粉离体培养试验。结果表明：（1）52个新鲜花粉两两组合中，分别有13个和9个组合的花粉萌发率显示出促进和抑制作用，17个(32.69%)和7个(13.46%)组合的花粉管生长显著受到促进和抑制，说明西南桦新鲜花粉间存在明显的相互作用。除了在土山与土山花粉混合（GG）组合中，对萌发率的抑制作用多于促进作用外，其余组合（GL、I万方数据LL）则是促进作用多于抑制作用。在LL组合中，无抑制花粉管生

5、长的组合。（2）新鲜花粉与死花粉间同样存在相互作用。29个新鲜花粉与死花粉混合的组合中，分别有7个和6个组合出现对花粉萌发和花粉管生长的促进作用，而抑制花粉萌发和花粉管生长的组合分别为6个和8个，说明新鲜花粉与死花粉间也存在显著的相互作用。石山活花粉不管与石山还是土山的死花粉混合，出现促进或抑制花粉萌发的几率均相等，但对花粉管伸长却均无抑制作用。在土山活花粉与石山死花粉混合的组合中，没有出现抑制花粉管生长的现象。初步推断这可能与土石山花粉Ca2+含量的差异有关。（3）以土山和石山各4个单株（土山：G5、G31、G

6、32、G33；石山：L4、L20、L27、L28）的花粉为研究对象进行花粉离体萌发试验，在培养基中分别添加G33和L20的花粉提取液原液(花粉：超纯水=1g：40ml混合30min后过滤)及其稀释液，在添加原液的各处理中，除G32外，其余单株花粉的萌发率和花粉管长度均受显著抑制；添加20%的花粉水浸液，促进或抑制花粉萌发的情况出现几率均为37.5%，20%的花粉水浸液对花粉管生长的抑制作用为50%，促进作用出现几率为6.25%；添加10%的花粉提取液，可促进18.75%单株花粉的萌发，抑制6.25%单株花粉的萌发

7、，而对花粉管的伸长的影响仅出现促进作用（6.25%）。此结果进一步印证了引起花粉间相互作用的因子为Ca2+的推断。3.以9个西南桦斑块为研究对象，通过种子收集、种子萌发与幼苗培育试验揭示西南桦子代适应性与斑块大小、遗传多样性间的相关性。结果表明：种子重量与种子萌发率、胚根长、芽苗长呈极显著正相关(P＜0.01)，而仅与移苗后2个月时的苗高及移苗后5个月时的地径呈显著正相关(P＜0.05)，说明种子萌发阶段母本效应很明显，而在幼苗生长阶段母本效应逐渐减弱；种子千粒重、萌发特征、幼苗生长表现指标与斑块大小、遗传多样性

8、指标大多相关不显著(P＞0.05)或呈显著负相关，而且各石山斑块跟土山大斑块间的地理距离与相应斑块的子代适应性指标大多呈负相关，说明斑块间存在强烈的花粉流，这种相关性规律是斑块大小以及斑块间地理距离等因素共同作用的结果。斑块间存在强烈的花粉流的推断也与花粉散布试验的结果相印证。关键词：西南桦，花粉散布，花粉离体竞争，父本分析，SSRII万方数据AbstractPollen