西南桦天然居群花粉散布、竞争及子代适应性

以往学者们大多开展植物居群花粉散布或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为研究对象，应用基于微卫星(SSR)标记的父本分析研究异质景观中西南桦斑块内和斑块间花粉散布的方向和范围及其影响因素，探讨斑块大小、花粉流与自由授粉子代适应性间的关系；运用花粉离体培养以及人工控制授粉揭示不同生境或斑块间以及斑块内植株间的花粉竞争及其竞争机制，探明花粉萌发特性与控制授粉子代适应性间的关系。本研究不仅为理解遗传多样性维持机制提供一个景观尺度上的系统研究案例，而且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理论依据和技术基础。

本研究以广西靖西县的一个土石山生态交错区为研究对象，应用基于微卫星(SSR)标记的父本分析研究了异质景观中西南桦斑块内和斑块间花粉散布的方向和范围及其影响因素，探讨了斑块大小、花粉流与自由授粉子代适应性间的关系；运用花粉离体培养以及人工控制授粉揭示不同生境或斑块间以及斑块内植株间的花粉竞争及其竞争机制。其主要结果如下：. (1) 应用9个SSR位点对8个斑块17个西南桦母树968个自由授粉子代进行了父本分析。检测到父本的子代比例因斑块而异，以弄股山为最高 (16.8%)，隆减最低 (1.6%)。并没有检测到自交事件，说明西南桦自交不亲和。花粉散布的最近距离为3.3m，最远距离为2808m；交配事件在小于200m的范围内发生最为频繁。在研究区域内，花粉散布未受限制，由此可以推断，长距离的花粉散布降低了居群间的遗传分化，对于维持片段化生境中居群遗传多样性至关重要。. (2) 以9个斑块为研究对象，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、遗传多样性间的关系。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。因此在收集西南桦种质资源或建立采种母树林进行生产采种时应首先选择大斑块采种，或靠近大斑块的林分采种。. (3) 尽管土山和石山生境间土壤养分含量存在显著差异，两种生境间花粉的全N、P、K和Ca含量及花粉水浸液的有效养分含量差异并不显著，而且土壤和花粉养分含量间相关性亦较弱。从2010年至2012年3年间西南桦花粉离体竞争的结果迥异，说明花粉间相互作用似乎并不取决于生境类型，换言之生境类型差异并未阻止斑块间的有效花粉流。而花粉间相互作用可能因基因型或基因型组合而异，因此在考虑种子园建设、杂交育种或非育种的育种时，应检测亲本材料间的花粉竞争，以增加生产优良杂交子代的效率。