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割草干扰对刺萼龙葵(Solanum rostratum)种群遗传多样性影响的研究

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人为干扰在群落的动态演替、结构组成和种群遗传多样性等方面发挥着重要作用。刺萼龙葵(Solanum rostratum Dual)原产于墨西哥和美国西南部,是茄科茄属的一年生杂草。据调查,2010年刺萼龙葵在入侵地北京通州和北京密云形成优势种群;随着种群分布地开发改造成公园,公园管理的主要活动为每年秋季的人为割草。 因此研究选择刺萼龙葵典型的入侵地区北京通州和北京密云,通过2010年和2021年对群落调查和分子标记技术,着重于探究割草干扰对群落结构和遗传多样性组成的影响,为今后刺萼龙葵的科学管控提供依据。结果如下: (1)采用群落样方调查法,统计群落内物种组成并计算物种多样性指数等,对刺萼龙葵北京种群生长地群落十年前2010年和十年后2021年的特征进行对比分析发现: 割草干扰使得刺萼龙葵种群由过去的近乎单一优势种群变为与禾本科等多种草本植物共存,不再是群落中的优势种。 草本群落特征变化的主要原因在于人为割草干扰以去除群落内草本植物的生物量为目的,直接影响了草本植物的生命周期,间接影响了草本植物的再生能力,导致草本植被的自我更新被抑制,最终对草本群落的物种组成和结构特征产生影响。 (2)结合群落实地调查数据,从分子水平探究割草干扰对刺萼龙葵种群的影响。因而利用SSR分子标记,根据等位基因数、有效等位基因数、观测杂合度、期望杂合度以及等位基因的丰富度等多个遗传多样性指标,对比分析刺萼龙葵种群十年前2010年和十年后2021年种群的遗传多样性,结果表明: 遭受割草干扰后,刺萼龙葵种群遗传多样性的变化方向和割草干扰的时间可能相关。主要表现为通州2021年种群和2010年种群相比,十年后通州2021年种群的遗传多样性水平提高;密云2021年种群和2010年种群相比,十年后密云2021年种群的遗传多样性水平降低。 人为割草干扰对刺萼龙葵通州和密云种群遗传多样性的影响出现差异的主要原因在于通州和密云两地割草干扰的时间和割草后的处理方式的不同,即通州种群的割草时间晚于果实的成熟期且割草完成后会留在原地,而密云种群的割草时间早于果实的成熟期并选择运走割草,直接影响了刺萼龙葵种群的生存和繁殖扩散。 综合以上,将十年前和十年后的刺萼龙葵种群遗传多样性进行对比研究,提供了支持人为割草干扰对刺萼龙葵种群遗传多样性影响的分子实验证据和草本群落调查数据。在今后的综合防治中,一方面可以在植株进入果期前进行适度的人为割草干扰,抑制种群的繁殖扩散;另一方面可以提高禾本科或菊科等草本植物的种植密度来控制刺萼龙葵种群的进一步扩展。

张乐心

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刺萼龙葵 割草干扰 群落结构 遗传多样性

硕士

生态学

娄安如

2023

北京师范大学

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S4