论文部分内容阅读
东南景天(Sedum alfredii)是近年来在我国境内浙江与湖南两地发现的锌、镉超富集植物，由于其对于重金属的的耐性和超富集能力是非先天性的，因此东南景天是研究在重金属胁迫下植物适应和系统微进化非常理想的材料。本研究通过对已有报道的浙江、湖南与广东三地东南景天进行野外调查和重金属(Cd、Pb、Zn)含量分析，结合形态学差异和水培试验，揭示出东南景天存在不同的生态型；其次，通过叶绿体基因组(cpDNA)的matK基因序列和核核糖体(nrDNA)ITS序列的系统发生学分析，确定9个种群的进化与分类学地位。最后，用ISSR方法进行遗传多样性检测，分析地理距离与重金属污染对种群遗传多样性与物种形成的影响。
本研究的主要结果总结如下：
1.野外调查共采集到9个种群，5个矿区种群：浙江的衢州市灰坪乡田里村(QHT)、淳安县梓桐镇黄岩坞(CZH)、富阳市春建乡上渝村(FJ)、湖南的郴州市野鸡尾(YJW)、郴州市桥口(QK)；4个对照种群：浙江的淳安县大市镇上坊村(CDSCK)、杭州市龙井村(HLCK)、湖南的郴州市(HNCK)、广东广州(GZCK)。5个矿区种群均采自Pb/Zn矿区，由于受采矿活动影响，土壤中Cd、Pb、Zn污染非常严重，种群的重金属(Cd、Pb、Zn)含量也非常高(Cd、Pb和Zn含量分别达285、66，043和19，772 mg kg-1)，而4个对照种群的重金属含量正常。QHT、CZH和YJW种群植物地上部Zn含量符合并超过了Zn超富集植物含量的标准(10，000 mg kg-1)，QK种群植物地上部分Pb含量符合并超过了Pb超富集植物的含量标准(1，000 mg kg-1)，QHT、CZH与QK种群的地上部分Cd含量符合并超过了Cd超富集植物含量的标准(100 mg kg-1)。结合形态学分析与水培试验，确认分为3种生态型：对Cd、Pb、Zn有耐性及富集能力的富集生态型(QHT、CZH、QK和YJW)；对Cd、Pb、Zn不富集的耐受生态型(FJ)；对Cd、Pb、Zn不富集不耐受的敏感生态型(CDSCK、HLCK、GZCK和HNCK)。
2.结合景天属其它外围种，叶绿体基因组(cpDNA)的matK基因序列和核核糖体(nrDNA) ITS序列数据均将9个种群划分为2个独立的物种。参照《中国植物志》、《台湾植物志》，确定浙江和广东两地的6个种群(QHT、CZH、FJ、CDSCK、HLCK和GZCK)东南景天并非传统分类学上的东南景天，而与玉山佛甲草(S．morrisonense)更为接近。此外，浙江发现的的Zn、Cd超富集型QHT和CZH种群(伴矿景天S.plumbizincicola)与剩余的3个采自浙江的种群的遗传距离仅是超过种下水平接近种间水平，因此认为QHT、CZH种群可能为一个变种或亚种。
3.ISSR分子标记数据的AMOVA分析和UPGMA聚类表明，浙江5个种群(QHT、CZH、FJ、CDSCK和HLCK)的遗传多样性受土壤类型(矿区土壤与对照土壤)的影响极显著高于地理分布对种群的遗传多样性的影响(P<0.0001)。结合水培试验、系统发生学数据，推测浙江的QHT和CZH种群(伴矿景天S.plumbizincicola)可能是在重金属长期胁迫下进化形成了新的变种或亚种。