长白山金丝桃属物种的生态分化及适应机制研究

The rise and decline of biology is an eternal topic, it is quite necessary to reveal the biological evolutionary law by understanding the ecological process. The H. ascyron L. and H. attenuatum Choisy which distributed in Changbai Mountain are most rare materials. According to our recent investigation, the survival status of the two species with highly medicinal and ornamental values have significant difference, H. ascyron L. is common, however, H. attenuatum Choisy is rare and endangered. Therefore, in order to explore the regulation of ecological differentiation, the survival environment differentiation, morphology differentiation, growth and development differentiation of H. ascyron L. and H. attenuatum Choisy were analyzed in this project. Meanwhile, the research of related gene expression is developed to confirm the adaptive mechanism of ecological differentiation to investigate the reasons for the flourish and endangerment of the two species. The research will be of important theoretical and practical significance for plant resources conservation as well as the exploration of evolutionary law of Hypericum species in Changbai Mountain. It also has significantly ecological and economic benefits.

生物的兴衰是一个永恒的主题，了解它的生态过程，对于揭示生物的进化规律确有必要，而分布于长白山的长柱金丝桃（Hypericum ascyron L.）和乌腺金丝桃（H. attenuatum Choisy）就是最难得的材料之一。据我们前期所做的广泛调查，作为具有重要药用价值和观赏价值的这两个物种的生存状况具有显著的差异，长柱金丝桃较为常见，而乌腺金丝桃已经达到濒危的程度。因此，本项目将对野生长柱金丝桃和乌腺金丝桃的生存环境分化、形态学分化以及生长发育分化等生态分化的现象进行分析，确定两种植物生态分化的规律。同时，通过对相关基因表达的研究，从微观方面了解两种植物生态分化的适应机制，从而探索两物种繁盛和濒危的原因。项目的研究，对长白山生态系统的资源保护和金丝桃属植物的进化规律的探讨都具有深远的理论和实际应用意义，将产生明显的生态效益和经济效益。

分布于长白山的长柱金丝桃（Hypericum ascyron L.）和乌腺金丝桃（H. attenuatum Choisy），作为具有重要药用价值和观赏价值的这两个物种的生存状况具有显著的差异，长柱金丝桃较为常见，而乌腺金丝桃已经达到濒危的程度。因此，本项目对野生长柱金丝桃和乌腺金丝桃的生存环境分化、形态学分化以及生长发育分化等生态分化的现象进行分析，确定两种植物生态分化的规律；通过对相关基因表达的研究，从微观方面了解两种植物生态分化的适应机制。结果表明：长柱金丝桃生境土壤全氮、速效氮、速效磷、有机碳以及水分的含量均显著高于乌腺金丝桃，这表明长柱金丝桃分布生境中的营养条件明显优于乌腺金丝桃。通过进一步分析发现，土壤含水量和土壤全氮含量具有更为重要的影响。因此，土壤水分条件和土壤氮素的贮存能力的差异可能是导致长白山两种金丝桃属植物生态分化的一个重要因素；两种植物在利用光能及水分的能力上存在着明显的差异，初步认为植物的光合特性是导致长柱金丝桃和乌腺金丝桃生态分化的另一重要因素；两种植物的生长状况表明长柱金丝桃生长旺盛，在群落中的竞争力明显高于乌腺金丝桃；控制开花相关基因中AGL8（Agamous-like MADS-box protein AGL8 homolog）基因和FLP1（flowering-promoting factor 1-like protein 3）基因在长柱金丝桃与乌腺金丝桃中存在显著的差异。它们通过调控花器官发育、果实发育及花期等过程直接影响长柱金丝桃和乌腺金丝桃的生殖生长，成为两种植物产生生态分化的内在推动力，最终导致了长柱金丝桃与乌腺金丝桃繁殖特性的生态分化。项目的研究结果，对长白山金丝桃属植物的进化规律的探索及保护利用都具有理论和实际应用意义。