棕櫚科植物的遺傳多樣性及其應(yīng)用生態(tài)學(xué)研究

1、棕櫚科植物的遺傳多樣性及其應(yīng)用生態(tài)學(xué)研究棕櫚科(Palmae)是單子葉植物綱中很有特色的一個類群，是熱帶植物區(qū)系的重要組成部分，是世界上最重要的三大經(jīng)濟植物類群之一。在熱帶和亞熱帶地區(qū)，其廣泛的生境適應(yīng)性、豐富的種類和獨特的觀賞價值，使之成為現(xiàn)代生活和城市綠化中重要的園林植物材料，在廈門和我國南方許多城市已經(jīng)被大量地引種和應(yīng)用。然而，由于棕櫚科植物地理分布和形態(tài)結(jié)構(gòu)的特殊性，分類鑒別上的困難已經(jīng)成為這類資源科學(xué)保護、合理開發(fā)利用上的嚴重障礙；同時也由于對棕櫚科植物栽培應(yīng)用中的生理生態(tài)規(guī)律缺乏研究，在引種馴化和推廣應(yīng)用的過程中造成了不必要的浪費，并嚴重影響了這種熱帶植物景觀象征的園林植物資源的生

2、態(tài)效益的有效發(fā)揮。然而，迄今為止既沒有人通過已廣泛應(yīng)用、先進的分子生物學(xué)手段對棕櫚科植物的分類鑒定和系統(tǒng)關(guān)系進行過研究，對棕櫚科植物在城市綠化中的合理應(yīng)用和生理生態(tài)研究方面，也很少有公開發(fā)表的成果能為之提供指導(dǎo)并幫助解決日益凸顯的問題。本文在初步調(diào)查分析了棕櫚科植物在我國的自然分布、引種馴化情況以及該類植物在廈門地區(qū)栽培應(yīng)用狀況的基礎(chǔ)上，首次采用RAPS子標記技術(shù),對廈門萬石植物園引種的一些棕櫚科植物的遺傳多樣性進行了研究，根據(jù)PCR對基因組DNAT增的結(jié)果，用Nei's相似性系數(shù)計算了不同植物間的遺傳距離和遺傳一致度，通過對遺傳距離的UPGMA類分析，并結(jié)合形態(tài)分類的特點，對棕櫚科植

3、物的屬、種間的系統(tǒng)分類關(guān)系和一些疑難種的分類鑒定進行了初步研究。首次通過測定不同遮蔭處理的盆栽棕櫚科植物的生長量、葉綠素含量等指標，分析了棕櫚科植物的耐蔭性；通過測定葉片熱值對棕櫚科植物的能量生態(tài)學(xué)進行了初步研究。本研究既填補了棕櫚科植物在分子生物學(xué)和園林應(yīng)用中生態(tài)學(xué)研究方面的空白，所得成果對棕櫚科植物的引種保護、合理開發(fā)和有效利用的實踐也有指導(dǎo)意義。具體結(jié)果如下：1.通過在抽提緩沖液加入2%的PVP并用異內(nèi)醇和乙醇沉淀基因組DNA?改良措施，CTAEfe能避開大量纖維、多糖的影響，有效地從不同屬種的棕楣科植物的幼嫩葉片中提取并純化了適合RAPD勺基因組DNA。RAPDT增反應(yīng)使用T3型PCR

4、OZ,規(guī)范實驗操作，反應(yīng)體系為：TaqDNA聚合酶0.5U,引物（5Nmol/dm3）2l,dNTPs（1mm*dm3）2.5川，10*buffer2.5pl,模板DNA20ng加超ZfcK至25林1,反應(yīng)體系用20pl石蠟油覆蓋。PCR1環(huán)設(shè)置為：94oC變性lmin,36oC復(fù)性（退火）lmin,72C延伸Zmin,共40個循環(huán)，然后72延伸7min。獲得的擴增結(jié)果有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性，多態(tài)性帶型豐富。2.運用RAP盼子標記技術(shù)對棕竹屬（肋即15）、瓊棕屬（chunl叩hoenjx）和針葵屬（Phoenjx）12種植物的分子分類進行了分析。從29個10核營酸隨機引物中篩選出的13個有效引

5、物共擴增出837條帶，其中多態(tài)性條帶657條，占總擴增條帶數(shù)的78.49%RAPDg果的UPGM聚類分析和形態(tài)分類的比較表明，8種棕竹屬植物種間的平均遺傳距離為0.45，遺傳一致度高，形態(tài)分類差異也較小。其中，形態(tài)分類上屬于種與栽培品種關(guān)系的矮棕竹（肋aPzsh二z1js）和長葉棕竹（尺h"加了1z'scv.tenerjfl,ons）的遺傳距離也僅為0.24;而棕竹（尺exce了sa）和大葉棕竹（R.sP.）（常被認為是（無excelsavar.vastjfo1zus）的遺傳距離為0.44，如果原產(chǎn)地標本特征和樣品的形態(tài)結(jié)構(gòu)區(qū)別特征明顯，宜定為種間關(guān)系。長期混淆一起的植株叢生

6、的江邊刺葵（Ph0enzxroebelen刀）和植株單桿的美麗針葵（P.了。了rz','）的遺傳距離為0.44,從DNAK平上和形態(tài)結(jié)構(gòu)上都應(yīng)該是兩個不同的種。3.羽狀葉和掌狀葉是棕擱科植物的主要區(qū)別特征和分類依據(jù)，兩種葉型出現(xiàn)的先后也是該科植物進化研究和系統(tǒng)排列問題上長期爭論的主要焦點。本文用9個有效引物對羽狀葉型的魚尾葵屬（ca廠yot。）4種植物和掌狀葉型棕擱屬（乃妞加arPus）、瓊棕屬（Chunj叩hoenjx）、蒲葵屬（L丁叮stona）各2種，共10種兩類葉型植物進行了RAPS析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):4個屬的植物分別聚類成一小組。掌狀葉型3屬6種棕桐科植物的平均遺傳距離為0

7、.47，羽狀葉型的4種魚尾葵屬植物間的平均遺傳距離為0.55;而魚尾葵屬4種羽狀葉植物與6種掌狀葉植物間的遺傳距離達0.72;DNA指紋圖譜顯示，4種羽狀葉魚尾葵屬植物的DNA1帶有很高的相似性，而4種羽狀葉和6種掌狀葉棕擱植物間很難發(fā)現(xiàn)相同或相似的譜帶。這表明棕擱科植物兩種葉型的區(qū)別是非常明顯的，這種在形態(tài)分類學(xué)上的重要表型性特征，在二者的DN的子差異上也有證據(jù)。但羽狀葉和掌狀葉這種表現(xiàn)型的DNA子標記還有待進一步的研究來探尋。魚尾葵屬的4種植物無論從形態(tài)結(jié)構(gòu)、染色體數(shù)目，還是在遺傳距離和遺傳一致度的聚類結(jié)果上看，都存在過渡性特征，董棕（ca廠夕口tas）、肯氏魚尾葵（乙c二jngz'）屬于古老原始種類。瓊棕（Chunl卯加enjx力az'n。刀。對s）和小瓊棕（c.na朋）的遺傳距離為0.