大花黄牡丹营养器官的形态结构和后含物研究

为探究大花黄牡丹生长发育及后含物合成积累的规律,采用光学显微镜技术,对大花黄牡丹的根、茎、叶柄等不同营养器官的形态结构进行观察,并对后含物的种类和含量进行分析。结果显示,大花黄牡丹根、茎、叶柄等营养器官的皮层和周皮发达,韧皮部厚且细胞大,并含有大量的颗粒状后含物。使用碘-碘化钾染色,显示大花黄牡丹的根和茎中含有的颗粒状后含物为淀粉粒。对淀粉和可溶性糖含量进行分析,发现根器官中的淀粉含量远高于茎,且淀粉主要分布在韧皮部薄壁细胞中,木质部中较少;而根的可溶性糖的含量远高于茎;在茎树皮部分的可溶性糖含量要略高于木质部。研究证明,大花黄牡丹是将光合作用产生的可溶性糖纵向运输到根部进行淀粉的合成和储存,这是大花黄牡丹应对高海拔、长时间寒冷、干旱等条件的进化结果。研究结果拓展了高原植物形态结构和后含物合成积累规律的认识,为植物应对高海拔、寒冷、干旱等条件的极端环境的适应机制研究提供了理论基础。

大花黄牡丹花粉活力检测方法筛选

为筛选适合大花黄牡丹花粉活力检测的方法,以大花黄牡丹花粉为试验材料,采用离体培养法和染色法(TTC、碘-碘化钾、醋酸洋红)测定其花粉活力。结果表明,4种因素对大花黄牡丹花粉离体萌发率的影响依次为温度>蔗糖浓度>硼酸浓度>氯化钙浓度,其中温度和蔗糖浓度的主效应显著;现有因素水平下,1%琼脂+150 g/L蔗糖+20 mg/L氯化钙+50 mg/L硼酸+25℃恒温培养1.5 h是大花黄牡丹花粉离体培养的最佳条件。研究表明,花粉离体培养可快速、准确测定大花黄牡丹的花粉活力,碘-碘化钾染色法可用于大花黄牡丹花粉活力的快捷检测;TTC染色法和醋酸洋红染色法则不适用。

大花黄牡丹与日本牡丹杂交试验

大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)是我国9个牡丹原生种之一,为西藏特有植物。挖掘大花黄牡丹的基因潜能,筛选优质杂交父本,可为进一步培育株型高大的黄色系牡丹新品种提供实践依据。以大花黄牡丹为母本,‘皇嘉门’('Kokamon')、‘芳纪’('Hoki')、‘岛大臣’('Shimadaijin')、‘日暮’('Higurashi')、‘新日月锦’('Shin-jitsugetu')、‘八千代椿’('Yachiyotsubaki')和‘花竞’('Hanakisoi')7个日本牡丹品种为父本进行杂交,测定结实率、饱满种子率和出苗率等指标。结果表明,从109朵杂交授粉花朵中,获得杂交种子219粒,饱满种子22粒,出苗10株,平均结实率为13.61%,平均饱满种子率为10.05%,平均出苗率为4.57%。7个日本牡丹品种与大花黄牡丹杂交均具有一定亲和性,杂交亲和性表现为‘新日月锦’>‘皇嘉门’>‘八千代椿’>‘岛大臣’>‘花竞’>‘芳纪’>‘日暮’。结合结实率和出苗率,以‘新日月锦’和‘八千代椿’2个品种为父本,杂交效果较佳。

西藏不同地区大花黄牡丹生境土壤理化性质及酶活性研究

【目的】探明大花黄牡丹生境土壤理化性质和酶活性分布规律,为高原牡丹产业发展提供参考。【方法】以拉萨、山南和林芝3个不同地区大花黄牡丹生境土壤为试材,通过测定其土壤含水量、pH、电导率、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾含量及土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、β-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、过氧化物酶(POD)和多酚氧化酶活性(PPO),分析大花黄牡丹对土壤的适应性。【结果】拉萨、山南和林芝3个地区大花黄牡丹生境土壤pH为6.406~7.322。山南土壤含水量较高,为14.654%;拉萨最低,为12.725%。土壤电导率表现为拉萨>山南>林芝。土壤pH与电导率表现出极显著正相关(P<0.01)。3个地区土壤含有机质9.85~16.76 g/kg、碱解氮125.04~166.91 mg/kg、全氮0.97~1.90 g/kg、全钾5.37~7.08 g/kg、全磷0.52~1.26 g/kg、速效磷24.07~40.52 mg/kg、速效钾127.53~371.83 mg/kg。土壤酶活性NAG为0.58~1.05μmol/(g·h),LAP为0.68~0.72μmol/(g·h),BG为0.57~1.56μmol/(g·h),PPO为1.46~2.37μmol/(g·h),POD酶活性为2.37~3.15μmol/(g·h)。拉萨土壤酶活性与土壤有机质、电导率和pH存在正相关性,与其他指标存在负相关性。山南土壤酶活性与土壤速效磷、速效钾和含水量存在正相关性,与其他指标存在负相关性。林芝土壤酶活性与土壤全磷、全钾、全氮和碱解氮存在正相关性;与其他指标存在负相关性。【结论】拉萨、山南和林芝3个不同地区大花黄牡丹生境土壤有机质含量总体较缺乏,全氮含量中等,全磷、全钾含量较缺乏,碱解氮、速效磷含量较丰富,速效钾含量丰富,大花黄牡丹对土壤自然肥力的要求不高。拉萨和山南地区对大花黄牡丹生境土壤酶活性影响较大的土壤环境因子为有机质和含水量,林芝地区为有机质和全钾含量。在大花黄牡丹的人工栽培过程中,需根据不同生长期调整各营养元素的配比,综合考虑多种因素,为改良牡丹野生种的土壤环境、实现优质种质资源广谱性种植奠定基础。

濒危植物大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)种群数量动态

运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型,研究了西藏特有的濒危植物大花黄牡丹种群数量动态过程。静态生命表和种群存活曲线反映出大花黄牡丹在树龄10a之前和20~25a之间分别经历了强烈的环境筛和竞争自疏,20a左右为其生理寿命,35a左右为极限寿命;大花黄牡丹种群的净增长率、内禀增长率和周限增长率较低,表现为衰退型种群;Leslie矩阵模型的模拟结果表明,在20a内种群幼苗数量和总数量呈现出下降趋势,下降了大约30%;大花黄牡丹种群存活表现为Deevey-Ⅰ型,早期个体死亡极高,幼龄苗木严重不足;现行种群数量主要是靠自身的萌蘖繁殖来维持。导致大花黄牡丹濒危的可能原因是大花黄牡丹的生物学特性以及人为干扰。

基于MaxEnt模型的濒危植物大花黄牡丹潜在适生区预测

大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)是西藏特有物种,具有较高的观赏、药用和育种价值,预测其当前和未来不同气候情景下的潜在适生区,可为大花黄牡丹的资源保护与利用提供科学依据。基于大花黄牡丹的27个有效分布点和7个环境因子数据,利用MaxEnt模型与ArcGIS软件,确定影响其地理分布的主要环境因子,预测了其在当前(1970~2000)和未来(2050 s、2070 s)的潜在适生区。结果表明,平均的训练集AUC值为0.996(>0.9),模型的模拟结果准确;海拔、bio6、bio4、bio3和bio19是影响大花黄牡丹分布的主要环境因子,适宜范围分别为2603.01~4003.83 m、-13.33~-2.82℃、533.42~626.78、40.20~48.67及8.88~14.71 mm,温度是影响大花黄牡丹分布的关键因素;大花黄牡丹当前时期的高适生区主要集中在西藏东南部的林芝市和山南市,在四川省岷江流域和云南省元谋县也有少量的高适生区分布;未来时期RCP4.5、RCP8.5气候情景下,大花黄牡丹总适生区面积均大幅度增加;大花黄牡丹不同时期适生区的质心均位于西藏林芝市,在未来气候变暖情况下质心呈向西北方向迁移的趋势;相较于RCP4.5情景,大花黄牡丹对更高的CO_(2)排放情景(RCP8.5)更为敏感。气候变暖对大花黄牡丹的分布有积极影响。未来大花黄牡丹潜在适生区有向高纬度、高海拔地区扩张的趋势。在当前的高适生区可加强对大花黄牡丹天然居群的就地保护,未来可在新增的适生区可开展引种栽培工作。

大花黄牡丹种子休眠的解除

以9月采收于西藏林芝县、米林县并经自然晾干、室内储存3个月的大花黄牡丹种子为材料,研究温度、GAs、乙烯利等处理对种子休眠的解除效应。结果表明:1)经7天常温清水浸泡后直接播种于露地苗床,种子于第140天发根,第288天发芽,至发芽结束共490天,发芽率35%左右。2)温度对大花黄牡丹种子萌发具显著影响,低于10℃及高于25℃培养的种子均不能发根,15℃对下胚轴休眠解除效果最佳;15℃及20℃对上胚轴休眠解除效果最理想。3)各处理与对照的发根率均可达96%以上。4)GA3处理大花黄牡丹生根种子可起到显著的上胚轴休眠解除效果,其中以300mg·L-1处理效果最佳。5)综合考虑上胚轴及下胚轴休眠解除,理想的种子萌发条件为:播种前常温清水浸泡7天,于15℃恒温培养;待根生长至3cm以上时,以300mg·L-1GA3浸泡2h,置于15℃恒温培养。按此处理,发芽历期约120天,发芽率达95%以上,分别较常规播种缩短370天和提高171.4%以上。

濒危植物大花黄牡丹与生境地群落特征的关系

在濒危植物大花黄牡丹生境地群落学调查的基础上,划分生境地群落类型,分析生境地群落特征,探讨大花黄牡丹与生境地群落特征的相互关系。研究结果表明:TWINSPAN将大花黄牡丹生境地群落划分为乔木群落和灌木群落。乔木群落中大花黄牡丹多度显著低于灌木群落,但大花黄牡丹平均胸径和平均高则与灌木群落无显著差异。群落特征与大花黄牡丹的相关性分析表明:大花黄牡丹多度及平均胸径与群落总多度、灌木多度及乔木物种丰富度存在显著的相关性,而大花黄牡丹多度与乔木多度存在显著负相关,大花黄牡丹平均胸径与群落平均高也存在显著负相关,大花黄牡丹平均胸径及平均高与藤本物种丰富度则存在显著的正相关,具有相关性的变量之间可用不同的回归方程较好的表述。此外,大花黄牡丹冠幅面积、高度、丛数及幼苗数量均与灌丛的冠幅面积存在显著的正相关,但大花黄牡丹幼苗数量在两种群落间无显著性差异。

大花黄牡丹遗传多样性的SRAP分析

应用SRAP标记对西藏特有植物大花黄牡丹的遗传多样性进行研究。用16对引物从5个自然居群79个单株中共检测到396个有效位点,其中多态性位点357个。在物种水平上,多态位点百分率(Ppl)为90.15%,Shannon表型多样性指数(Ηsp)平均为0.2521;居群水平上的Ppl为31.82%,Shannon表型多样性指数(Ho)为0.0694～0.3428,平均值(Ηpop)为0.1307。上述遗传参数表明,大花黄牡丹具有丰富的物种遗传多样性,5个居群中自然居群C的遗传多样性最高(Ppl=82.32%,Ho=0.3428)。据AMOVA分析结果,总的变异中有41.58%的变异存在于居群间,58.42%的变异存在于居群内,居群分化较显著(ΦST=0.4158,P<0.001),由POPGENE1.32得到的居群间遗传分化系数GST(0.4309)和Shannon表型多样性指数计算的居群间遗传多样性所占比例(0.4816)也表明了类似的遗传结构。Mantel检测表明地理距离和Nei's遗传距离间相关不显著(P>0.05)。利用NTSYSPC(2.1)软件构建大花黄牡丹5个居群79个个体的UPGMA聚类图,遗传相似系数变幅在0.47～0.99,大多数居群内的个体表现出较为密切的亲缘关系(如居群B,D,E),但也有一些居群的个体未聚在一起(如居群C)。依据大花黄牡丹居群遗传变异特点,初步探讨其保护和利用策略。

大花黄牡丹分类学地位的研究

通过野外调查、引种试验，对大花黄牡丹与黄牡丹的形态特征、生长和繁殖特性进行了综合比较研究，结果表明，二者之间在植株高度、心皮数目、花色、花瓣基部有无棕红斑及繁殖特性等方面存在明显差异；同时，染色体组型、带型及蛋白亚基构成分析也表明二者之间有明显差异，因此我们认为，大花黄牡丹应上升为种的等级：Ｐａｅｏｎｉａｌｕｄｌｏｗｉ（ＳｔｅｒｎｅｔＴａｙｌｏｒ）Ｊ．Ｊ．ＬｉｅｔＤ．Ｚ．Ｃｈｅｎ，ｓｔａｔ．ｎｏｖ．

大花黄牡丹内生菌的分离鉴定及其抗菌活性菌株的筛选

采用研磨法从健康大花黄牡丹的根、茎、叶柄、叶和种子中进行菌种分离,依据其形态、培养特征及其他生物学特性对菌株进行初步鉴定;采用平板对峙法对分离的内生菌进行拮抗试验研究,并对强活性菌株进行16SrD-NA序列鉴定,以明确大花黄牡丹内生菌的种类,筛选对农作物病害有抑制作用的菌株。结果表明:(1)获得内生真菌188株,鉴定为10个属,以短蠕孢属(50%)、青霉孢属(18.6%)和曲霉孢属(12.3%)为优势种群。获得内生放线菌145株,以链霉菌属(98.6%)为优势种群。表明大花黄牡丹内生菌在数量和种类上存在极丰富的多样性,同时在不同组织存在一定的差异性。(2)抑菌试验结果显示,21.6%真菌对指示菌有抑菌作用,抑菌圈直径最大为10mm;27.8%放线菌对指示菌有抑菌作用,其中菌株PND31的抑菌活性较强,抑菌谱较广。(3)16SrDNA序列鉴定显示,菌株PND31与链霉菌属聚在一起,初步归为链霉菌属一个种。

西藏大花黄牡丹生境概况初步调查

通过对西藏林芝、米林两县的大花黄牡丹调查发现,大花黄牡丹通过长期的进化,对高海拔、半干旱半湿润生境有了很强的适应能力。它是一种抗旱能力较弱的植物,对环境中的水分依赖性较大;在原生境下大花黄牡丹的天然更新能力强,但在人为破坏的生境中,天然更新明显受到抑制;人为砍伐不会导致大花黄牡丹致濒,相反,砍伐可以促进新芽萌发生长。大花黄牡丹为喜光植物,种子在半湿润半遮阴的条件下萌发生长良好;大花黄牡丹盛花期有侧方遮阴时开花效果更好。大花黄牡丹的萼片数3～5片不等,苞片数5～6片不等,有中间过渡类型。

大花黄牡丹花粉萌发及贮存特性

【目的】明确大花黄牡丹花粉萌发准确测定的方案,比较不同贮存条件和处理温度对花粉寿命的影响,确定花粉短期、中期、长期贮存的适宜温度,阐明不同温度下花粉程序性死亡的生理原因,为杂交育种、种质资源保存提供试验及理论依据。【方法】以西藏特有的大花黄牡丹花粉为材料,采用扫描电镜(SEM)观察分析花粉的形态,利用离体培养法研究花粉的萌发特性,并探讨不同贮存温度对花粉寿命,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性,及丙二醛(MDA)和抗坏血酸(AsA)含量的影响。【结果】大花黄牡丹自然环境下花粉饱满率高,畸形率仅为5.6%,具有较强的有性生殖能力;影响大花黄牡丹花粉萌发的因子依次为蔗糖>硼酸>CaCl_(2)>GA_(3);室温下贮存花粉寿命仅为24天,4℃下花粉寿命80天左右,-20℃花粉寿命为120~184天,-80℃下花粉的寿命超过1年,-196℃花粉贮存1年后萌发率无显著变化;花粉保护酶、丙二醛含量、AsA含量剧烈变化前后花粉萌发率出现快速下降,-196℃贮存期间,SOD、CAT、POD、AsA含量保持稳定,清除活性氧能力较强,无细胞凋亡现象发生;相关分析结果显示,SOD活性是贮存期间影响大花黄牡丹花粉寿命的最主要生理因子,膜质过氧化是导致花粉死亡的主要生理因素;室温下POD为敏感性保护酶,4℃下SOD、CAT是敏感性保护酶,-20℃、-80℃下,SOD为敏感性保护酶;3种保护酶活性及AsA含量对花粉萌发率的影响次序为SOD>CAT>AsA含量>POD。【结论】大花黄牡丹花粉饱满率与萌发率具有相关性;适宜大花黄牡丹花粉萌发率检测的培养基为120 g·L^(-1)蔗糖+45 mg·L^(-1)硼酸+55 mg·L^(-1) GA_(3)+30 mg·L^(-1) CaCl_(2),花粉萌发率达92.10%;室温适合大花黄牡丹花粉24天以内的短期贮存,4℃、-20℃适合杂交时间间隔在80~120天花粉的中期贮存,-80℃适合花粉的跨年贮存,-196℃适宜花粉的长期贮存;-196℃下贮存后花粉细胞内代谢处于平衡状态,细胞膜系统稳定是花粉保持高萌发率的生理响应;花粉在室温、4℃、-20℃、-80℃下贮存后,活性氧、自由基过度积累造成的细胞膜质过氧化、损伤是花粉萌发率降低的主要原因。

大花黄牡丹种子浸提液对白菜种子萌发及幼苗保护酶活性的影响

以大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)山南居群和林芝居群的种子为实验材料,研究种皮、胚乳水浸提物对白菜种子萌发、幼苗生长及保护酶活性的影响,探讨大花黄牡丹种子休眠的原因。结果表明,大花黄牡丹的种皮、胚乳中含有抑制白菜种子萌发及幼苗生长的物质,且抑制作用随着大花黄牡丹种子浸提液浓度的升高而增强;相同浓度条件下,胚乳浸提液的抑制作用均高于种皮浸提液;测试时间不同,白菜幼苗酶活性的实验数据变化基本一致。山南居群的胚乳浸提液能直接抑制白菜幼苗POD酶活性,间接影响SOD和CAT酶活性;林芝居群的胚乳浸提液能直接抑制白菜幼苗POD和CAT酶活性,间接影响SOD酶活性。本研究认为,大花黄牡丹种子中抑制物质的存在是种子休眠的重要原因之一,且内源抑制物主要存在于胚乳中。

西藏不同居群大花黄牡丹的种子油脂成分分析

【目的】对不同居群大花黄牡丹油脂成分进行评价,揭示该种是否适合作为油用牡丹开发的新材料。【方法】使用气质联用色谱法(GC-MS)对采自西藏林芝和山南地区5个居群的混合种子以及2个居群的单株进行了油脂成分分析。【结果】大花黄牡丹籽油富含不饱和脂肪酸(86.32%),油酸>α-亚麻酸>亚油酸;林芝地区4个居群油脂成分接近,各脂肪酸成分显著高于山南居群;居群内单株油脂成分林芝1号居群内部无差异,山南居群内部差异明显。【结论】野生大花黄牡丹油脂成分和组成与其他栽培种油用牡丹差异较大,油酸含量较高,亚麻酸含量较低,更有利于保存,大花黄牡丹可以作为油用牡丹开发的新材料。

大花黄牡丹花粉育性研究

以大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)为试材,利用孔雀绿-酸性品红测定法检测了两个居群37个个体的花粉育性,结果发现居群之间育性没有显著差异,个体之间存在较小变化。结合前人的研究工作,分析了其育性的成因,为今后的育种和引种驯化工作提供了理论依据。

濒危植物大花黄牡丹种群结构与分布格局

大花黄牡丹是西藏特有的珍稀濒危植物,分布区狭窄,分布区面积不足10 km2;数量少,仅有6 000～7 000丛(株).在大花黄牡丹自然分布的3个区域共设置17个样地,进行野外数据调查和种群统计,获得3×17的原始矩阵,应用聚集强度指数和点格局分析进行个体分布格局的判定分析.结果表明:大花黄牡丹表现为集群分布类型,个体往往在林缘、林窗才能正常生长,其生物学特性和环境条件导致大花黄牡丹仅在河谷地带林分林窗或林缘分布.

濒危植物大花黄牡丹光合特性及日进程研究

采用目前最为先进的光合作用测定系统Li-cor-6400测定珍稀、濒危物种大花黄牡丹的光合作用特性和日进程,自然环境条件下的大花黄牡丹光合速率表现为单峰型曲线,在11:30时达到最高峰[12.560μmol/(m2.s)],其光合作用不存在"午休"现象。在12:30时,大花黄牡丹的气孔限制值(0.410)和水分饱和亏缺(2.960 kPa)分别达到最大值,此时的水分利用效率并不高(1.821μmol/mmol),在10:30时水分利用效率达到最大值(8.339μmol/mmol)。在10:30时,大花黄牡丹获得1 d中最大的表观量子效率(0.050),其蒸腾速率在12:30时最大[5.135 mmol/(m2.s)],这个时间并不与光合速率最大值同步,这说明在西藏特殊的气候环境条件下,影响光合速率的因素很多。在大花黄牡丹的光合速率日进程中,维持高光合速率值[大于4.00μmol/(m2.s)]的时间很长,大约9 h,这使得大花黄牡丹能有效的积累光合作用产物,这也说明大花黄牡丹是一种喜光植物。通过对大花黄牡丹的光合作用特征及日进程研究,为以后的毛茛科芍药属药用(或观赏)植物驯化提供了科学依据。

濒危植物大花黄牡丹种胚快速成苗技术研究

探索将植物组织培养技术运用于大花黄牡丹的繁育,以期提高其成苗率并缩短育苗周期。将分离出的种胚直接接种到添加有植物生长调节剂的MS培养基上,研究其萌发率和成苗率变化情况。结果表明种胚培养的最优激素配比为:MS+0.5 mg/L 6-BA+0.5 mg/L IAA+0.2 mg/L GA_(3),萌发率和成苗率达到最大值,分别为72.25%和70%。将种胚接种到上述培养基上培养,3~5 d种胚开始萌动,7 d种胚萌发,15 d子叶抽出,长1~4 cm,30 d胚根抽出,然后将大花黄牡丹的无菌苗转接到生根培养基上(1/2 MS+1 mg/L IBA+0.2 mg/L NAA)培养生根,待无菌苗苗龄达到2~3个月,幼苗高约5 cm时可先炼苗一周,然后移栽,2~3个月成苗,与周期为两年的传统播种育苗相比,大大缩短了育种周期。

大花黄牡丹群落主要种群的生态位研究

运用Levins公式和百分率相似公式分别计测了大花黄牡丹群落中11个种群的生态位宽度、生态位相似性比例和它们之间的生态位重叠值。结果表明,生态位宽度从大到小依次为大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)(0.929 4)、老鹳草(Geranium wilfordii)(0.667 9)、贡山鳞毛蕨(Dryopteris silaensis)(0.639 4)、拉萨小檗(Berberis hemsleyana)(0.581 7)、川西千里光(Parasenecio souliei)(0.531 2)、绢毛蔷薇(Rosa sericea)(0.439 7)、血满草(Sambucus adnata)(0.283 3)、鸡骨柴(Elsholtzia fruticosa)(0.246 5)、光核桃(Amygdalus mira)(0.141 0)、沙棘(Hippophae rhamnoides)(0.125 8)和丽江山丁子(Malus rockii)(0.092 8)。大花黄牡丹与其他各种群的生态位相似性比例不高,生态位重叠值较低,表明它与其他种群之间对资源的竞争不激烈,能够成为该群落中利用资源能力和生态适应性最强的优势种群,在维持群落的物种多样性和相对稳定性中发挥重要作用。