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高山生境被认为是世界陆地生态系统中物种生存条件最为恶劣的环境之一。高山环境中多变的气候类型与由于局部地形变化所形成的植物群落镶嵌式分布格局,以及由于地质抬升运动所形成的山地系统内部特有的生物交流隔离屏障和迁移通道,促使高山区域形成了丰富的植物多样性及多样的生态适应性。丰富多样的高山植物不仅从结构上产生了多种适应高山气候条件的生活型,如垫状植物、莲座叶丛植物、棉毛植物等,在颜色上亦产生了适应生境条件的植物,如隐蔽色及具有透明或半透明结构的植物。 本研究主要使用高通量测序的方法,以两类特殊的横断山高山冰缘带植物,即垫状植物与隐蔽色植物为研究材料,分别对其所产生的利他作用及自我保护进行研究,即垫状植物对其他物种的护理作用与囊距紫堇的隐蔽色。通过对垫状植物根际及相应裸地土壤中的细菌群落进行核糖体16S rRNA基因V3区测序分析,结合使用合适方法对土壤理化性质进行检测,评估垫状植物对于土壤细菌群落及营养成分的影响。通过使用高效液相色谱-质谱联用方法结合转录组测序,检测形成囊距紫堇隐蔽色的花色苷种类及合成来源。 在土壤贫瘠、养分条件苛刻的高山冰缘带生境中,垫状植物根际比相应裸地土壤具有更高的细菌多样性及养分含量。在海拔升高而根际土壤养分含量逐渐降低的情况下,垫状植物对于根际细菌群落具有护理作用,且其作用随海拔升高有所增强。垫状植物维持着根际细菌群落的结构组成,进而阻止了根际细菌多样性降低。高山垫状植物对于根际细菌群落的护理作用,极可能是由于其对于根际微生境中土壤养分及水热条件的改善引起的。垫状植物根际较高的氮元素含量,可能是由固氮细菌的生物固氮作用及土壤有机物矿化作用共同形成的。 囊距紫堇具有自我保护功能的隐蔽色,主要是由于其灰色个体叶片中含有丰富的花翠素芦丁糖甙、矢车菊素葡萄糖苷等花色苷形成的。具有隐蔽色的个体,其叶片中花青素生物合成相关基因显著上调表达。相比绿色个体,隐蔽色个体形成了大量的天竺葵素、矢车菊素、飞燕草素等花青素,经由花色苷生物合成途径合成各类相应花色苷。花色苷在表皮细胞液泡中大量累积并导致叶片形成隐蔽色。推测隐蔽色个体与所处流石滩砾石颜色一致或相似,是由于流石滩砾石反射光调控了其叶片中花色苷生物合成的种类及累积速率引起的。