荇菜(Nymphoides peltatum(Gmel.)O.Kuntze)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum L.)、水鳖(Hydrocharis dubia(B1.)Backer)、四角菱(Trapa quadrispinosa Roxb.)这五种水生高等植物常共存于群落中,在湖泊生态系统中发挥重要作用。人为干扰、基质和水位变化,不仅对这些水生植物的生长产生一定的影响,而且同样影响着它们的遗传多样性。因此,本研究通过模拟基质和水位节律,一方面探究在面对浮叶植物的遮盖作用时两种沉水植物的响应方式;另一方面探究水生高等植物是怎样通过自身的外部形态变化及生物量分配来适应不同基质和人为改变的水位节律。此外,运用简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)DNA分子标记技术分析共存于自然居群中的荇菜和穗花狐尾藻的遗传多样性、遗传结构及取样策略。研究结果如下:1.当沉水植物金鱼藻和穗花狐尾藻与浮叶植物水鳖共存于不同基质中时,和沙处理相比,水鳖更适合在泥沙混合处理和泥处理的环境中生长。水鳖的覆盖并未抑制两种沉水植物的生长。对于无根的金鱼藻来说,为了竞争阳光和营养,金鱼藻通过增加分枝数、总茎长、叶生物量的比率适应水鳖的覆盖,从而使金鱼藻在有水鳖共存的处理中积累更多生物量。有根的穗花狐尾藻由于可以同时从水中和基质中吸收营养,所以它会削弱与水鳖竞争营养,主要与水鳖竞争阳光,从而使其仅以改变植株的形态来适应浮叶植物的表层覆盖。2.当沉水植物金鱼藻和穗花狐尾藻与浮叶植物荇菜和四角菱共存于不同水位节律处理(模拟自然水位节律的“秋冬低水位→次年春夏高水位”处理和模拟人为水位节律的“秋冬高水位→次年春夏低水位”处理)中时,各物种的表现有差异。但总体上,模拟自然水位节律的处理比模拟人为水位节律的处理更有利于金鱼藻和荇菜在夏季旺盛生长季节的生长,而其冬季的生长受水位节律的影响很小。无论在什么季节,较高的水位都更有利于穗花狐尾藻的生长。对于以休眠种子越冬的四角菱,其生长对水位节律变化不敏感。因此,水位季节节律的变化可能会改变水生植物群落中的物种组成,进而影响物种的多样性。3.从东湖和梁子湖两个自然居群中我们采集了共存于相同群落的沉水植物穗花狐尾藻和浮叶植物荇菜。共采集244份荇菜样品和246份穗花狐尾藻样品,分别用12对和10对SSR引物分析两物种的遗传结构。我们从荇菜和穗花狐尾藻所有样品中检测出的等位基因数分别为93个和63个;克隆数分别为115个和95个。AMOVA分析显示,荇菜亚居群间的遗传变异比例非常高,达46.56%,而穗花狐尾藻亚居群间的遗传变异仅为6.54%。从克隆基因型在东湖居群的分布情况看,荇菜的克隆基因型几乎都为亚居群特有,仅有1个基因型在两个相邻亚居群间共享;而穗花狐尾藻的克隆基因型在亚居群间频繁共享,其中有分布最广的基因型在6个亚居群间共享。两物种的差异可能与它们的营养繁殖方式有关:荇菜的主要营养繁殖方式是根状茎,它不易在亚居群间扩散,导致亚居群间基因流很小进而分化明显;而穗花狐尾藻在营养生长期常以断枝进行营养繁殖,断枝容易产生也容易在亚居群间扩散,导致亚居群间基因交流频繁,因此克隆基因型共享普遍。聚类分析和主成分分析结果显示:总体上,每个物种同一湖泊中的亚居群有较近的亲缘关系,而不同湖泊中的亚居群亲缘关系较远,表明这两种以营养繁殖为主要繁殖方式的水生植物在湖泊间的基因流非常有限;但荇菜的东湖亚居群D2却例外地远离于其它所有的东湖和梁子湖亚居群,并且其克隆多样性指数高于其它亚居群。