论文部分内容阅读
多倍化是驱动植物进化的主要力量,自然界中约30%-70%的开花植物经历过一次或多次多倍化过程,研究表明由于基因的加倍,植物表现出与其亲本形态以及生理特征方面的差异,另外多倍体与其二倍体植物在生境上存在着明显分化。本文以青藏高原及其周边分布的二倍体和四倍体青甘韭为材料,通过野外移栽种植于同质生境中,首先测定了二倍体和四倍体青甘韭在形态特征方面的差异以此来探讨基因加倍之后的表型特征,然后利用Li-6400便携式光合仪测定了二倍体和四倍体青甘韭叶片在不同光照强度、CO2浓度与温度处理下的气体交换特征,旨在探讨不同倍性青甘韭叶片气体交换特征对光照、CO2浓度和温度的响应差异,阐明四倍体青甘韭适应高原低温、低CO2分压、温度变幅大等恶劣生境的光合生理生态机制,进而为揭示多倍化引起植物生境分化的生理生态机制提供理论依据及数据支撑。研究结果如下：(1)四倍体青甘韭单株叶面积明显高于二倍体植株,但其单株冠幅和单株高度却都低于二倍体植株,这种基因加倍之后,并未表现出超亲模式可能主要是由于四倍体分布在青藏高原较高海拔地区,导致植株矮化的结果。气孔数据显示,四倍体青甘韭气孔大于二倍体,表明更有利于其在低CO2分压条件下吸收C02。四倍体青甘韭单花体积和总花序体积均大于二倍体,表现出基因加倍的优势,但其花期长度短于二倍体,且结实率低于二倍体,表明不同倍性青甘韭繁殖特征(花体积与花期和结实率)间存在着权衡关系。(2)二倍体和四倍体青甘韭叶绿素含量差异不显著,但四倍体植株类黄酮含量高于二倍体,有利于其适应青藏高原高海拔地区较强的紫外辐射。(3)二倍体和四倍体青甘韭净光合速率(Pn)对光强(PAR)的响应能力差别不显著,可能由于叶绿素含量变化不明显造成的；但净光合速率对CO2浓度响应曲线表明,四倍体最大净光合速率(P max)、最大羧化效率(V cmax)、电子传递速率(Jmax)和丙糖磷酸利用率(TPU)都显著高于二倍体,进而有利于四倍体在较低C02分压的高海拔生境生存；同时,四倍体青甘韭的最适温度下最大净光合速率(Pmax)和最适温度(Top1)均明显低于二倍体,且在相对低温条件下四倍体青甘韭叶片气体交换参数明显高于二倍体,以及四倍体青甘韭对温度变化的敏感度较小。综上结果表明,四倍体青甘韭通过其二倍体加倍后,四倍体青甘韭无论形态特征还是光合生理特征更能适应低温、低CO2分压和较大温度变幅的不稳定生境,有助于其在青藏高原高海拔极端环境中分布、生长和生存,具有更大的扩散和进化优势。