中国特有珍稀濒危水生植物海菜花的保育遗传学研究

Our investigation of more than twenty years finds that Ottelia acuminata(Gagnep.) Dandy, an endangered scarce species peculiar to China, has a decreasing number of populations or even an extinction in some regions. But what causes the endangering and extinction has not been well found out. This project, taking populations of Ottelia acuminata(Gagnep.) Dandy as basic units, concentrates on the plant genetic differentiation and the distribution of genetic variation, investigates the causes of the plant being endangered with the population genetic data, and examines the characteristics and mechanisms of the its special distribution. Accordingly, the project offers ways to select prior populations of the plant to protect locally and to genetic-differentially and allelomorphically sample various populations in Monte Carlo Resampling method for immigrating-protection, thus providing a theoretical and practical guide to the use and protection of Ottelia acuminata(Gagnep.) Dandy, as well as a reference for other endangered aquatic plants.

海菜花（Ottelia acuminata(Gagnep.) Dandy）为我国特有珍稀濒危物种，据我们20多年的调查和不断研究，其数量不断减少甚至局部灭绝，而造成海菜花的濒危原因和机制等方面尚不清楚。基于此，本项目在前期工作的基础上，以海菜花居群为基本研究单位，对海菜花遗传分化和遗传变异空间分布的研究，探查海菜花濒危的主要原因；以海菜花遗传多样性信息揭示海菜花遗传变异空间分布特征及其形成机制，确定优先保护单元进行就地保护，同时利用蒙特卡洛重复抽样技术，结合海菜花居群遗传分化和等位基因分布特点，实施海菜花迁地保护。本项目研究成果为海菜花的保护和开发利用提供理论依据和实践指导，也可为其它水生濒危植物的保护生物学研究提供借鉴。

海菜花是中国特有珍稀濒危水生植物，是研究单子叶植物系统演化和监测淡水水体生态环境的珍贵材料。本项目通过野外种群学调查研究、群落学调查研究以及生长环境调查等，采集或挖掘活体材料，进行栽培和驯化，开展形态学、解剖学、细胞学、分子生物学标记和生理生态学检测等，取得了如下主要成果：.①记录了海菜花及其3个变种的形态特征及其与水深的变化规律；②研究了原变种海菜花大、小孢子的发生；雌雄配子体的发育，获得了海菜花胚胎发育的大量基础资料，为探讨单子叶植物的系统发育、生殖演化提供了较好的依据；③发现海菜花的生殖濒危因素主要有野外居群通常雌株多，雄株少，性比例不合理，雄花花粉败育、花粉萌发率低、花粉存活时间短、小孢子发育过程中产生微核、染色体畸形，雌花柱头可授期短等；④野外调查发现了海菜花原生长地干旱、水域面积减少、水体环境污染、人为乱采滥挖等是导致其濒危的主要原因； ⑤研究了海菜花9个优势种的种群生态位，表明海菜花对环境资源具有较强的利用能力，但与眼子菜、狐尾藻、黒藻、黄花狸藻等种群的生态位重叠也较大，对环境资源利用的相似性较高，在环境资源供应不足时将导致竞争激烈，这可能是海菜花种群不能较好扩散而数量逐渐减少，导致其濒危的原因之一；⑥利用SSR微卫星标记发现海菜花遗传多样性低，对环境变化的适应能力变弱，其种群扩展分布范围及拓展新环境就变得更困难，导致成为海菜花濒危重要原因。⑦进行了人工栽培繁殖驯化，复壮了1000多株，为海菜花的迁地保护积累了经验。本研究基本弄清了海菜花濒危植物的濒危原因，为海菜花属濒危植物资源的有效保护和可持续利用提供科学的决策依据，并提出了相应的保护策略和建议。