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澳门尼威斯人网站8311-(福州)有限公司科研团队在濒危植物银粉蔷薇研究领域取得初步进展

作者:科研处     文章来源:澳门尼威斯人网站8311原创      点击次数:      更新时间:2024/06/03 21:36

本网讯 银粉蔷薇(Rosa anemoniflora)为福建省特有珍稀植物和典型极小种群,因居群和个体数量低而濒临灭绝,2021年被《国家重点保护野生植物名录》收录为二级保护植物,国家林草局将其列为‘十四五’重点保护拯救物种。在已明确的信息中,福建省南平市延平区是银粉蔷薇的集中分布地,2022年福建省财政厅和福建省林业局联合发文列支专项资金对其进行重点保护与拯救。银粉蔷薇除具有观赏性外,还可作为重要的基因资源用于蔷薇属植物种质资源的拓宽和遗传改良,科研价值极高。然而目前对该种群的研究几乎空白,限制了对该物种资源的保护和利用。自2022年开始,澳门尼威斯人网站8311-(福州)有限公司森林生态与碳汇计量研究团队与南平市茫荡山国家级自然保护区、福建省林业科学研究院等单位合作,探明了延平区银粉蔷薇的主要分布区及生境条件,并申请获批2024年福建省林业局科技项目一项,经过两年多的研究,现已取得如下进展:

一、探明了银粉蔷薇叶绿体基因组特征及系统发育关系

由于银粉蔷薇缺乏相关的分子生物学和遗传研究,这种濒危植物尚未得到有效保护。为了给其保护提供更科学的依据,利用下一代高通量测序技术获得了高质量的银粉蔷薇叶绿体基因组序列。随后,通过比较基因组分析,揭示了银粉蔷薇与近缘非濒危植物叶绿体基因组的差异,以推测其濒危风险是否由叶绿体基因组的变异引起。此外,系统发育分析阐明了银粉蔷薇的进化历史,而生物地理分析则明确了其祖先的分布区域。研究结果表明,银粉蔷薇与其近缘植物的叶绿体基因组差异较小,表明其濒危风险不是由叶绿体基因组变异引起的。然而,高度多态性的atpH-atpI区可作为区分银粉蔷薇与其近缘植物的DNA条形码。最后,结果证实银粉蔷薇属于蔷薇科蔷薇属合柱组,银粉蔷薇及其近缘植物可能起源于中国福建和台湾地区,并在大约271700年前开始分化。研究结果为未来的生物多样性保护和遗传资源管理提供了重要的参考。

相关结果以“Assembly and comparative analyses of chloroplast genomes of the threatened plantRosa anemoniflora”为题发表在国际林学期刊《Forests》(JCR1区,中科院2区,SCI/EI双收录,IF=2.9)。研究工作由澳门尼威斯人网站8311,福建省茫荡山国家级自然保护区以及福建省林业科学研究院共同完成,澳门尼威斯人网站8311为第一署名单位,林学系高伟老师为第一作者,周显臻老师为通讯作者。研究得到福建省林业科技研究项目和福建省中青年教师教育重点研究项目资助。

二、揭示了环境变化下银粉蔷薇的叶功能性状及其可塑性

叶功能性状可以反映植物对环境的适应策略。项目组选择福建省延平区不同海拔高度上的6个野生银粉蔷薇群落,基于样方调查,采用变异系数(CV)、Pearson相关分析和冗余分析研究了环境因子对银粉蔷薇叶功能性状的影响。结果表明,银粉蔷薇群落生境异质性强,不同环境土壤因子的CV为9.44%~122.28%,土壤pH的变异程度最小,土壤有效磷的变异程度最大。不同环境土壤因子指标间的差异显著,中海拔地区土壤pH、有机质、全量氮磷钾和速效氮磷钾含量较高,土壤化学计量较低,高海拔地区的土壤含水率和土壤化学计量比最高。不同环境中银粉蔷薇叶功能性状的CV为2.49%~97.58%,其中叶片含水率的变异程度最小,比叶重的变异程度最大,随着海拔的升高,银粉蔷薇叶的磷、钾、钙、镁含量呈增加趋势,说明叶功能性状多样性丰富,对异质生境具有较强适应性。Pearson相关分析表明,银粉蔷薇叶的干物质含量与钙含量呈显著正相关,钾和镁含量呈负相关,高海拔地区银粉蔷薇可通过提高钾、钙、镁的吸收来增加植株抗逆性,以应对生境变化。冗余分析表明,土壤速效钾和含水率是银粉蔷薇叶功能性状随环境变化的主要驱动因子。这表明银粉蔷薇叶片通过功能性状变异和性状组合来适应海拔高度和生境的变化,通过研究银粉蔷薇叶功能特征及与环境因子的关系,有助于理解小尺度环境变化对植物变异的影响,为银粉蔷薇野生资源的保育、开发和遗传改良研究等提供理论指导。

相关结果以“珍稀植物银粉蔷薇叶功能性状对环境变化的响应”为题发表在中国科学院华南植物园主办的《热带亚热带植物学报》(中文核心,CSCD期刊),澳门尼威斯人网站8311为第一署名单位,林学系俞群老师为第一作者,高伟老师为通讯作者。研究得到福建省林业科技研究项目,中央财政林业改革发展资金和南平市自然科学基金项目的共同资助。

三、首次从开花生物学特性与繁育系统角度揭示了银粉蔷薇的濒危原因

为探明银粉蔷薇的繁育机制,从生殖生物学角度揭示其濒危原因,为蔷薇属植物的保护和繁育提供理论参考,项目组研究了银粉蔷薇的开花生物学特性与繁育系统研究。结果发现银粉蔷薇花粉开花后第4天活力最高,柱头可授性最佳期为开花后第3天。银粉蔷薇单花花期为5-7 d,种群花期为25 d左右,杂交指数(OCI)为4,繁育系统评判为异交型,部分自交亲和,异交需要传粉者。银粉蔷薇传粉昆虫单一,东方蜜蜂(Apis cerana)和熊蜂(Bombus sp.)为主要传粉者。银粉蔷薇的繁育机制是异交型,部分自交亲和,为虫媒传粉。传粉昆虫单一、传粉行为易受天气影响和人为干扰是银粉蔷薇濒危的重要原因。在花期释放有效昆虫和减少人为破坏是银粉蔷薇保育的重要措施。

相关结果以“珍稀植物银粉蔷薇开花生物学特性与繁育系统”为题已被西北农林科技大学主办的《西北植物学报》(中文核心,CSCD期刊)正式录用,澳门尼威斯人网站8311为第一署名单位,林学系俞群老师为第一作者,高伟老师为通讯作者。研究得到福建省林业科技研究项目,2023年生物及物种资源保护项目和南平市自然科学基金项目的共同资助。


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