探讨污染铜矿区鸭跖草的生殖与进化

研究金属型植物的生物学特性是我们进行有效植物修复及生态恢复的基础。本项目拟选择具有铜耐性及富集能力的鸭跖草（Commelina communis）为研究对象，通过对污染铜矿及周边未污染地区的鸭跖草居群对比研究，揭示了传粉者种类及其传粉效率对鸭跖草生殖成功及交配系统的影响，探讨了异型雄蕊在鸭跖草生殖过程中的功能分化。另外，由于鸭跖草的遗传背景并不清楚，同时缺乏高效的分子遗传标记，我们利用Fast Isolation by AFLP of Sequences COntaining repeats (FIASCO)方法，首次开发了此物种的微卫星（SSR）标记。同时，我们利用所开发的SSR 分子标记，对矿区和非矿区的鸭跖草居群的遗传多样性和遗传结构进行分析，揭示了土壤铜胁迫对鸭跖草居群多样性及居群遗传结构的影响，验证了鸭跖草抗性居群的多起源假说。综合各项研究结果表明：（1）在所研究的鸭跖草居群中，主要访问昆虫为体型偏小的非法盗食昆虫Lasioglossum sp.，其非法盗食行为严重影响了鸭跖草的花粉移出和落置，进而影响了鸭跖草的生殖成功。（2）鸭跖草的异型雄蕊具有不同的功能，但是因合法传粉者的缺失和严重的盗食现象，很大程度上弱化了其异型雄蕊的功能分化，导致了异交率的降低（tm = 0.23-0.32），严重影响了鸭跖草居群的交配系统。（3）成功开发出34对鸭跖草特异性的SSR引物，其中12对引物经在矿区和非矿区鸭跖草居群中验证，具有丰富的多态性。（4）矿区鸭跖草居群的遗传多样性并没有因土壤铜胁迫而出现显著性的降低。同时贝叶斯聚类和N-J系统聚类显示，地理隔离相比重金属胁迫更能影响鸭跖草的居群结构和遗传分化。矿区鸭跖草居群均起源于邻近的非矿区居群，证实了抗性居群的多起源假说。本项目的实施为污染矿区植被修复提供了有价值的理论基础。