―前言
1.1濒危植物和濒危药用植物
濒危植物(endangered plants)主要指生长分布具有局限性,并且在其分布区域内主要生长地处于灭绝威胁的一些植物(傅立国,1992)。瀕危植物分为绝对性濒危物种和相对性濒危物种。绝对性是指物种在很长的时期内野生种群数量少从而导致灭绝的危险。相对性是指某些濒危物种的野生种群绝对性数量并不是很少,但是对同一类别的其他物种来说所占比例极小。药用植物(medicalplant)是指全株或部分具有预防、治疗疾病作用的植物,它属于特殊的经济作物。几乎所有具有特殊化学成分及生理作用的植物都可作药用。
濒危植物是人们按照植物数量、危险程度而为保护植物所分的类别。早期研究中濒危植物的评价分析都是以概念的,定义性的描述为结论的,如我国将保护植物分为濒危、渐危和稀有三个等级。1994年IUCN提出了新的等级标准,将濒危等级划分为8个类别,分别是灭绝、野外灭绝、极危、濒危、易危、低危、数据缺乏和未予评估。一个生物分类单元,虽然未达到及危,但在可以预见的范围内,它的野生状态下灭绝频率高,列为濒危。濒危植物类比的划分更加客观的评估了导致植物物种灭绝的各种因素,同时提供了一个快速在差异极大的物种或类群中进行比较的新体系。濒危植物星叶草(0>caeasfer agrestis Maxim)属于毛茛科(Ranunculaceae)的稀有珍贵种,一年生草本,我国特有的单种属植物,国家二级保护植物,瀬危种,主要生长在陕西、甘肃、青海、新疆、西藏、四川、云南。喜湿、阴环境,可产生特殊气味从而影响其周边植被,形成单优种菌群落。在一定的范围内可称为优势种。星叶草的叶脉形态非常特殊,双子叶宿存与叶簇共生在植物顶部,开放式的二叉状分枝脉与裸子植物银杏叶脉相似,这是星叶草的原始特征,在系统演化生物学上有极高的研究价值,尤其是在被子植物演化的过程。濒危药用植物桃)L七(Podophyllum hexandrum )属于小蘖科(Berberidaceae)、桃儿七属,为多年生草本植物,主要分布于中国、尼泊尔、不丹、阿富汗东部、印度北部、巴基斯坦、锡金以及克什米尔,在我国主要分布于甘肃、陕西、青海、云南、西藏、四川等省(马绍宾和胡志浩,1996)。它生长在喜马拉雅山及邻近地区海拔在2700-4500米的高原地区(Brundrett, 2004)。桃儿七是珍贵稀有的药用植物,其根与茎中含有大量的木脂素类(lignans)物质鬼臼毒素(podophyllotoxin),鬼臼毒素具有抗癌活性、抗病毒以及抗炎和抑制免疫的作用,它是含量最高的鬼白类植物之一,习惯上称为鬼臼类植物。由于过度的采挖使原本稀少的野生桃儿七植物资源遭到了严重的破坏,另外其天然繁殖能力较弱,分布区日渐缩减,居群数量正在急剧下降,无性和有性繁殖能力大大减弱,植株日益稀少,残存的个体避难到难以被人们发现的灌木丛、树根丛和石缝隙中生存,成为稀有物种,面临濒危的境地,早在1992年桃儿七就被《中国植物红皮书》收录(Xiao, 2002)。
1.2国内外濒危植物保护现状
保护生物多样性现在已经成为全球性的战略任务,保护植物资源,拯救濒危植物也早已成为国际社会关注的焦点。1970年美国民众发起保护地球运动,启发了世界各国公民对地球生命环境的关注。1972年在瑞典斯德哥尔摩举行的联合国人类环境会议是世界各国政府共同讨论当代环境问题,探讨保护全球环境战略的第一次国际会议。自此以来,保护生态平衡、保护濒危植物、合理开发和利用植物资源越来越受到世界各国政府、学术组织和科学家的重视。一些国际自然保护组织应运而生并且发挥作用,如IABG (国际植物园协会)、IUCN(世界自然保护联盟)、TOC (大自然保护协会)、WWF (国际自然基金会)等等,这些组织开展了很多保护生物的重大活动。很多经济发达国家如美国、俄罗斯和大批的欧洲国家以及一些发展中国家如中国、印度等都先后出版了植物红皮书。自1933年《保护自然环境中动植物公约》制定到现在,国际上已签署了 40多个物种保护公约以及相关公约,对保护野生物种意义重大。欧洲的濒危植物保护工作一种走在世界的前列,早在60年代比利时就制定了受威胁植物名录。英国的《野生动物与野生植物法》、法国的《自然保护法》、冰岛的《自然保护法》等都是要求对植物进行特别保护。在过去的几十年里美国也制定了一系列的植物保护政策,《濒危物种法》保护了濒危生物的多样性,而《美国濒危与受威胁植物》列出了美国境内839个濒危种和1211个受胁种。目前美国已经建成937个自然保护区和国家公园,在重视就地保护的同时,还要重视濒危植物的迁地保存。我国的珍稀植物资源非常丰富,其中一些是我国特有的贵重用材树种。
二、星叶草AMF多样性研究实验
2.1材料与方法
采样时间分为3次:2009年7月,2009年10月,2009年5月。三次采样在兴隆山同一地点。每次在采样点采取3份星叶草根样,同时采集根围土壤1-2kg (3份)于自封袋中。采集回来的土样混勾后需要立即风干以备孢子分离和土壤理化性质分析的测定。采集的根样用自来水冲洗至根部泛白或微黄,用吸水纸将洗干净的根上的水吸干,并剪成1cm左右长度,一半用FAA固定液处理以备测定AMF的侵染率,剩余部分于液氮中冻存后至冰柜中保存,用于DNA的提取。
三 桃儿七AMF多样性研究实验....................................... 32-43
3.1 材料与方法...................................... 32
3.1.1 DGGE...................................... 32
3.1.2 DGGE条带的克隆...................................... 32
3.2 实验结果与分析 ......................................32-43
3.2.1 孢子计数和孢子初鉴定及分析 ......................................32-34
3.2.2 AMF侵染率测定以及分析...................................... 34-35
3.2.3 分子实验部分以及分析 ......................................35-43
3.2.3.1 Nested-PCR ......................................35-36
3.2.3.2 DGGE图谱以及分析 ......................................36-39
3.2.3.3 DGGE条带的克隆、测序及序列分析 ......................................39-43
四 讨论 ......................................43-48
4.1 不同宿主植物根围土壤内孢子计数与组成的比较...................................... 43-44
4.2 不同宿主植物AMF侵染结果比较...................................... 44-45
4.3 不同宿主植物根系AMF群落组成的比较 ......................................45
4.4 土著孢子与根内AMF多样性比较 ......................................45-46
4.5 AMF在保护植物方面的意义...................................... 46-48
结论
星叶草和桃儿七在兴隆山保护区属于濒危度极高,特有性强的植物。如星叶草要求散光和湿润的生活环境,忌阳光直射,自身分泌特殊气味物质,在小环境中影响相邻植被,形成单一的单优群落,群落稳定性差,桃儿七繁殖困难,难以存活并且适应性差。它们自身生活条件要求苛刻,同时也遭到人为的破坏,日渐恶化的环境使得这些植物分布区日渐縮减,居群数量正在急剧下降,面临物种灭绝威胁。研究它们与AMF的共生关系对于提出有效的保护措施而言意义重大。
(1)研究AMF季节性变化规律可以为濒危植物的种质资源库和种质资源基因库的建设提供很好的科学依据,同时为接入AM菌根进行植物栽培繁殖的实践应用提供理论基础。
(2) AMF可以与植物形成互惠共生体,帮助濒危植物克服繁殖瓶颈,增强植物对营养物质的吸收,提高宿主对不良环境的抗性,改善物种品质,促进濒危植物健康成长。
(3)利用AMF提高对入侵植物的抑制作用。丛枝菌根真菌密度受季节、寄主代谢途径强烈影响(Lugo andCabello, 2002),弄清AMF在本地入侵植物入侵过程中二者之间的相互作用机制,对丰富保护生物学具有一定的意义。