沙棘属自然杂交带杂种的相对适合度和杂交带的维持机制

本项目以兼性克隆繁殖的重要经济植物和水土保持树种沙棘属植物为研究材料，拟在前期已完成的沙棘属同倍化自然杂交带的确认、杂交带遗传结构分析以及生殖隔离状态初步观察的基础上，选择分布于青藏高原及其边缘地区不同环境下的几个棱果沙棘同倍化自然杂交带为对象，应用DNA分子标记和野外实验比较研究杂交带上亲本种中国沙棘、肋果沙棘和杂种棱果沙棘的种群的克隆多样性和克隆繁殖特性、自然条件下的结实率等，揭示杂种的相对繁殖适合度；运用生理生态学方法，在自然条件下比较棱果沙棘杂交带上杂种和亲本成年植株的光合生理特性和生理适应性，并通过早期生活史阶段的适应性等适合度关键成分的比较，研究棱果沙棘同倍化自然杂交带上杂种的相对适合度及生境条件对杂种相对适合度的影响，揭示同倍化自然杂交带的维持机制和进化动态，为植物，特别是木本克隆植物杂交物种形成和进化的微观机制以及杂交带进化理论提供证据。

选择分布于青藏高原及其边缘地区不同环境下的几个棱果沙棘同倍化自然杂交带为对象，应用DNA分子标记和野外实验比较研究杂交带上亲本种中国沙棘、肋果沙棘和杂种棱果沙棘的种群的克隆结构和克隆繁殖特性、自然条件下的结实率等，并运用生理生态学方法，在自然条件下比较棱果沙棘杂交带上杂种和亲本成年植株的光合生理特性和生理适应性，并通过早期生活史阶段的适应性等适合度关键成分的比较，研究棱果沙棘同倍化杂交带上杂种的相对适合度及生境条件对杂种相对适合度的影响，揭示同倍化自然杂交带的维持机制和进化动态。野外调查表明，几个自然杂交带上杂种棱果沙棘的个体数量相对较少，均呈集群分布，自然条件下杂种棱果沙棘的结实率远低于两个亲本，说明杂种具有相对较低的有性繁殖适合度。RAPD标记对青藏高原东缘中国沙棘的克隆结构的分析表明，中国沙棘平均每基株可形成3.4个分株，其克隆繁殖能力较强，克隆内分株间的平均距离为1.75m，克隆繁殖的生长型为游击型。但ISSR 揭示的杂交带上亲本和杂种的克隆多样性均较高，克隆繁殖较少，环境对杂种和亲本的克隆繁殖有一定的影响。光合生理等方面的研究发现，在较低海拔（2700m）的杂交带中，棱果沙棘的光合速率和水分利用效率均高于两个亲本，而在较高海拔（3300m）下，棱果沙棘光合速率和水分利用效率均低于两个亲本。不同温度条件下的种子萌发特性及幼苗生长和存活率等早期生活史阶段的生理生态适合度的比较表明，棱果沙棘在15-25℃范围内种子萌发率均低于两亲本，萌发起始时间、萌发速率、胚根及下胚轴生长速度则间于两个亲本之间。对幼苗存活和生长情况的观察发现，肋果沙棘和杂种棱果沙棘在较低的温度条件（15℃）下的幼苗存活率较高，幼苗生长较快，但随温度的升高，它们的存活率和生长速率逐渐降低，这些结果表明在早期生活史阶段杂种并不具有比亲本更大的生理生态适合度。杂种较低的有性繁殖适合度、在两亲本居间海拔环境下的较高的生理适合度和在较低温度下较高的幼苗存活率等可能是棱果沙棘同域自然杂交带维持的重要机制。