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金花茶(Camellia nitidissima)是世界珍稀的观赏植物和种质资源、广西极具开发价值的特色资源优势植物。金花茶存在着一定的生殖障碍。这些现象或原因可能与金花茶的繁育系统有关,但还需提供更多繁育系统的研究证据。目前,国内外学者都没有从繁育系统角度去研究金花茶的濒危机制。繁育系统方面的哪些环节引起金花茶致濒,至今未有充分认识,这对制定金花茶保护策略是极为不利的。由于一个物种的地理分布、遗传多样性水平和群体遗传结构与物种的进化历史、系统发育地位、生活史等许多因素有关,不同物种的研究结果很难在同一标准下进行比较,因此越来越多的学者将研究的重点转向近缘种间(濒危物种和广布物种)群体遗传学、生殖生态学等的对比研究,来探讨濒危物种的濒危原因。因此,本项目研究采用金花茶的同属广布物种茶与其进行繁育系统的比较研究。本项目拟在项目组对金花茶多年研究工作基础上,以金花茶繁育系统研究重点,选取有代表性的种群,比较金花茶和同属广布种(茶)的生殖物候、生殖构件动态、自然和人工交配结实、结实特性等方面,以SSR分子标记技术测定金花茶交配系统,同时结合种群生态学及传粉生态学工作,探讨金花茶结实率低的原因及其濒危机制。研究结果将有助于深刻认识金花茶繁育系统与濒危的关系,摸清种群恢复的措施,为濒危植物金花茶的保护和物种恢复提供科学理论依据。本项目主要是在国家自然科学基金“珍稀濒危植物金花茶与茶繁育系统比较研究”(项目批准号:31160137)项目的基础上完成,2012年开始实施。 项目创见与创新: 1、项目首次从繁育系统的角度来深入探讨金花茶的濒危机制。通过金花茶与同属广布种(茶)的繁育系统比较,探明引起金花茶致濒中繁育系统方面的各个因素;以SSR分子标记技术测定金花茶交配系统,结合种群生态学及传粉生态学工作,探讨金花茶结实率低的原因及其濒危机制。摸清种群恢复的措施,为濒危植物金花茶的保护和物种恢复提供科学理论依据。 2、首次开展金花茶与茶的繁育系统比较研究。与茶相比,金花茶自交和异交结实率均较低,生殖能力较弱,这可能是其濒危的一个重要原因。阐明了金花茶花部形态特征和开花进程、花粉活力和柱头可授性、繁育系统(自交与异交相对水平、自交亲和性、花粉胚珠比和杂交指数等)、传粉昆虫种类、访花行为和访花频率等方面的信息,揭示其低结实率的原因,为制定合理的保护措施提供科学依据。 3、率先开展金花茶遗传多样性和种群遗传结构的SSR分析。尽管金花茶的生境破碎化严重,但其仍然保留中等水平的遗传多样性。为金花茶的保护提供科学依据。 4、率先开展干旱胁迫对金花茶幼苗光合生理特性的影响。金花茶对干旱胁迫极为敏感,水分稍有亏缺,便会明显抑制其光合作用;金花茶不耐干旱的生理特性可能是限制其种群扩散的一个重要原因。 为金花茶的引种驯化和生产提供了理论依据。 5、首次开展金花茶的点格局分析。分析金花茶群落的空间分布特性,及其与其他一些主要树种的空间关联性,为进一步探讨金花茶的濒危机制和保护开发这一珍稀树种提供理论依据。 社会经济效益: 研究结果有助于深刻认识金花茶繁育系统与濒危的关系,为濒危植物金花茶的保护和物种恢复提供科学理论依据和技术,为其他珍稀植物的保护提供思路和参考。通过项目实施,培养和建立一支有关保护生物学研究领域的专业人才队伍。培养青年科研骨干2名,培养博士研究生1名,硕士研究生1名。 存在的问题: 需进一步采用栽培植株及果实作为分析材料开展金花茶交配系统的SSR分析的工作。