横断山区被子植物表皮毛分布格局及其影响机制研究

来源 :西北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangluojishu0802
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功能性状的群落间演化趋势与时空格局及其同环境因素的潜在关系,是植物进化生物学研究的热点。目前关于功能性状的研究主要集中在物种水平或在少数几个群落水平上,很少有研究探讨大尺度多物种水平上功能性状的变化格局,而大尺度水平上的研究有助于跨越物种关系系统阐述功能性状的分布规律及其同环境因素之间的相关性。表皮毛是广泛存在于全球植物中且具有多种生态功能的重要功能性状之一。研究区系水平上有毛植物的分布格局及其形成原因,有助于理解植物对环境的进化适应机制,进而增加我们对植物多样性的形成与维持机制的理解,并为全球变化背景下植物性状响应预测与物种保护提供参考。本研究以全球生物多样性热点区域——中国西南横断山地区的6,262种被子植物为研究对象,研究区系水平上植物表皮毛的分布格局,探讨不同植物类群、不同生活型以及不同器官间表皮毛的分布格局。此外,基于物种的海拔分布信息(800-5000 m)及对应海拔的生物和非生物条件,探讨植物表皮毛在海拔梯度上的变化格局及其与非生物和生物因素之间的关系。结果显示:横断山区植物具有表皮毛物种比例为81.09%。有毛植物比例在不同类群植物间存在显著差异:木本植物中具非腺毛物种比例比草本植物更高,而木本植物中具腺毛物种比例低于草本植物;落叶植物有毛物种比例高于常绿植物;热带分布类型的植物具非腺毛物种比例相较其他分布类型植物更高。同样,表皮毛的发生在器官间也存在显著差异:表皮毛集中发生在叶和花,花中具有非腺毛或者腺毛的物种比例均高于其他器官中具有非腺毛或腺毛的物种比例。腺毛集中发生在少数器官中且主要集中发生于花,而非腺毛广泛发生于大部分器官。系统发育分析显示表皮毛的发生具有较强的系统发育信号,且不受表皮毛类型的影响,说明表皮毛的进化并非随机,受到植物系统发育的控制。有毛植物的比例存在明显的海拔梯度格局。具非腺毛物种比例随海拔升高而下降,但不同生长型呈现不同的格局:草本植物具非腺毛物种比例随海拔的上升而下降,木本植物具非腺毛物种比例同海拔没有显著相关性。具腺毛物种比例随海拔的上升而上升,且具腺毛物种比例海拔格局在木本植物与草本植物之间没有显著差异。表皮毛的发生同环境因素密切相关,不同类型的表皮毛同环境因素之间的关系存在显著差异:具非腺毛物种比例同植食性昆虫丰富度和年均温呈正相关,同植物可利用水呈负相关;而具腺毛物种比例同植食性昆虫丰富度和年均温呈负相关,同植物可利用水呈正相关。考虑系统发育关系后,表皮毛在植物物种间的演化并非随机,存在较强的系统发育信号,且不受表皮毛类型影响。但是,考虑系统发育关系后,非腺毛和具腺毛物种比例的海拔分布格局以及同环境因素的关系并未改变。结果说明,腺毛和非腺毛受到不同的选择压力,探讨它们的进化适应意义需要考虑各种环境因子。
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