羊草叶色渐变群的表型和遗传多样性及其趋异适应机理研究

羊草是我国天然草原广泛分布、经济价值较高的优良禾本科牧草。以天然草原异质生境种质源羊草为研究对象，开展经度水分梯度、纬度温度梯度以及同一地区不同土壤类型等异质生境条件下，羊草叶色渐变群表型多样性和遗传多样性的研究；种群数量特征、种群结构、种群生产和分配的比较研究；种群内与种群间的遗传结构研究；羊草叶色渐变群生理特征对主导环境因子的响应研究；羊草叶色渐变群表型数量特征与环境因子的关系分析；等位基因频率和数量变化规律的研究；羊草叶色渐变群表型特征与遗传特征的关系；羊草叶色渐变群的分化谱系的构建；叶色表型分化的主导生态因子分析；羊草叶色渐变群分化及其广泛适应生境的定性和定量综合分析。揭示羊草叶色渐变群的趋异适应生物生态学原理及其进化意义，为植物种群生态学和进化生态学理论深化作贡献，其理论与方法也将为羊草种质资源培育等生产实践提供科学指导。

羊草是我国天然草原广泛分布、经济价值较高的优良禾本科牧草。本项目以天然草原异质生境种质源羊草为研究对象，同步开展羊草叶色渐变群的种群、生理和遗传多样性分析。表型和种群特征研究表明异质生境羊草叶色渐变群采取相同的有性生殖调节策略和资源分配策略，有性生殖特性、生物量分配和异速生长速率具有较强可塑性变化。遗传多样性研究表明不同地区和同一地区不同土壤类型的5种叶色的羊草种群已产生明显遗传分化，在不同地区和同一地区不同土壤类型羊草叶色渐变群的有效等位基因数、Nei′s遗传多样性指数、Shannon多样性信息指数随着叶色的逐渐变绿而呈二次函数下降或呈先下降后上升的变化趋势。在不同地区之间，在同一地区不同叶色羊草种群之间和不同土壤类型之间种群内遗传多样性高于种群间遗传多样性。相同地区不同土壤类型样地上羊草叶色渐变群遗传特征分化主要影响因子不一样，长岭地区羊草叶色渐变群的遗传特征分化的主导影响因子为土壤水分和土壤盐碱。图牧集地区主导影响因子为土壤有机质和土壤水分。沽源地区主导影响因子为土壤盐碱。在不同地理区域内羊草种群分别各自独立的产生对生境的适应性进化，虽然各地区主导环境因子不同，但其遗传变异的总体趋势一致，都产生不同叶色表型的分化，因此在不同地理种群中存在遗传变异的趋同进化。干旱和盐碱胁迫生理研究表明不同生境的羊草叶色渐变群均具有一定耐干旱和盐碱的能力，随着羊草叶色渐变群叶色从灰绿到黄绿逐渐变化，其耐旱和盐碱的能力逐渐减弱。典型叶色羊草生理整合作用对光合、蒸腾和水分利用效率有促进作用，灰绿叶色羊草生理整合作用强于黄绿叶色羊草。本项目研究揭示了羊草叶色渐变群的趋异适应生物生态学证据，为植物种群生态学和进化生态学理论深化做出贡献，其理论与方法也将为羊草种质资源培育等生产实践提供科学指导。