紫背天葵(Begonia fimbristipula Hance)回歸植株存活及葉片生物學特性研究

汪越, 易慧琳,2, 邵玲, 陳雄偉, 陳剛, 王俊, 劉楠, 王少平, 任海*

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紫背天葵(Hance)回歸植株存活及葉片生物學特性研究

汪越1, 易慧琳1,2, 邵玲3, 陳雄偉3, 陳剛3, 王俊1, 劉楠1, 王少平1, 任海1*

1. 華南植物園, 廣州 510650 2. 仲愷農業工程學院, 廣州 510225 3. 肇慶學院生命科學學院, 廣東肇慶 526061

紫背天葵(Hance)是中國特有的珍稀瀕危植物, 采用原位和異位土壤、異地和增強回歸處理, 研究了紫背天葵回歸的存活情況及其葉片的生態生物學特性。結果表明: 增強回歸因受嚙齒類哺乳動物的取食而失敗; 異地回歸取得成功, 異位土壤和原位土壤上回歸植株的成活率分別為46.7%和83.3%。原位和異位土壤這兩種異地回歸植株與野生植株相比, 在葉片的形態、解剖及生理特征上都表現出一定的差異性, 其光適應能力減弱、抗寒旱能力降低、光合能力降低、光合產物積累減少; 異位土壤回歸的植株比原位土壤回歸的植株相比更差。異地回歸紫背天葵葉片花青素含量較低, 僅為野生植株含量(2.33μmol·g–1)的16.95%。異地回歸植株所表現出的上述特征可能受回歸點與原生境不同微生境(氣候和土壤)的影響, 也可能是與組培球莖與野生球莖在表現遺傳學上有所差異有關。在開展紫背天葵野外回歸實踐時, 要充分考慮回歸地點的微生境、捕食者和病菌對紫背天葵存活的影響、以及藥用有效成分的含量。

紫背天葵; 異地回歸; 增強回歸; 葉片特性; 鼎湖山

1 前言

由于資源過度開發、生境惡化和氣候變化, 大量珍稀瀕危植物面臨滅絕的風險[1-2]。植物回歸是珍稀瀕危植物的保護及種群恢復的重要策略之一, 其保護效果超出了單純的就地保護和遷地保護, 能更有效地對極小種群野生植物進行拯救和保護[2]。回歸是在遷地保護的基礎上, 通過人工繁殖把植物引入到其原來分布的自然或半自然的生境中, 以建立具有足夠遺傳資源來適應進化改變、可自然維持和更新的新種群, 主要有增強回歸(augmentation, 指在現存種群中通過添加個體增加種群大小)、重建回歸(reestablishment, 指通過人工修復那些受到破壞的種群, 使其盡可能恢復到歷史的狀態)和異地回歸(translocation, 指從某個種歷史分布區遷移到分布區外的回歸)三種形式[3-4]。雖然回歸工作在世界各地都有進行, 但成功的案例并不多, 藥用植物回歸研究則更少[5-6]。許多研究在進行物種回歸時只關注物種的引入和種群的建立, 對物種成功回歸的原因及回歸中可能存在的問題尚缺乏系統的研究[7-8]。藥用植物的地道性非常重要, 也是影響藥材質量的關鍵因素, 已有的研究表明土壤理化性質及氣候因子能顯著影響藥材的藥效和品質[9]。因此, 在對藥用珍稀瀕危植物進行回歸保護工作時, 除了關注回歸效果外, 更需關注生境中土壤和氣候因子對藥材地道性的影響。

紫背天葵(Hance)是生長在陰濕石壁上的秋海棠科的一種藥用植物, 為中國特有種, 具有清熱涼血、潤肺止咳、散瘀消腫、消暑除熱的藥效[10-11], 生長期為每年1月下旬至次年5月, 主要藥用部位為葉。因頻繁的采摘及自身生存環境的脆弱, 加之繁殖系數低, 紫背天葵已被列為珍稀瀕危植物[12]。目前對紫背天葵的研究主要是集中在植株元素成分和葉片內紅色素的提取工藝, 同時對紫背天葵野外自然分布狀況及其所在生境也有一定的調查研究, 此外也有小規模人工栽培試驗[13-16]。目前尚無對這一珍稀藥用植物的遷地保護的相關研究。

本文主要科學問題有: (1)紫背天葵回歸的存活率如何？(2)與野生植株相比, 異地回歸后植株葉片性狀有哪些差異？導致這種差異的原因是什么？另外, 本文在進行原生境增強回歸的同時, 在平均溫度高于原生境的另一地點開展異地回歸, 為探索珍稀瀕危藥用植物在全球變暖背景下的有效的保護方式提供參考。

2 材料與方法

2.1 自然概況

增強回歸試驗樣地位于廣東省肇慶市鼎湖山自然保護區(23°10￠N, 112°31￠E)慶云寺后山處山谷, 鼎湖山自然保護區屬低山丘陵地貌。該地屬南亞熱帶季風氣候, 年平均氣溫21.3 ℃, 最熱月(7月)平均溫度28.0 ℃, 最冷月(1月)平均溫度12.6 ℃。年平均降水量為1927.3 mm。異地回歸試驗樣地位于廣東省廣州市中國科學院華南植物園(23o35￠N, 112o57￠E), 園內以低丘陵臺地為主。該地也屬于南亞熱帶季風氣候, 年平均溫度21.8 ℃, 最熱月(7—8月)平均氣溫28.3 ℃,最冷月(1月)平均溫度13.3 ℃。年降水量為1623.6—1899.8 mm[17]。經過測定, 在紫背天葵生長期間, 不同回歸點的土壤和溫濕度條件如表1和2所示, 異位土壤的pH值、NH4+-N含量要顯著地大于原位土壤(<0.05), 而全磷含量顯著小于原位土壤(< 0.05); 植物園異地回歸點各月大氣溫度要顯著高于鼎湖山原生境增強回歸點(<0.05), 二者空氣濕度只在二月份存在顯著性差異(< 0.05)。

2.2 實驗設計

本試驗為兩因素兩水平析因設計, 回歸地點和回歸土壤為試驗因素, 其中回歸點有植物園和鼎湖山兩個水平, 回歸土壤有植物園異位土壤和鼎湖山原位土壤兩個水平。

研究材料為紫背天葵組培苗經過無性繁殖所得球莖(組培苗為肇慶學院通過野生植株組織離體繁殖植株)。增強回歸和異地回歸各三個區組, 每個區組10個球莖。試驗從2013年12月持續到2014年4月, 期間定期監測和記錄測植株生長狀況, 于2014年4月中旬分別選取長勢相同且良好3—9株回歸植株和相同地點的野生植株, 每個植株選取1片葉子進行相關指標的測定比較。其中光響應曲線和葉綠素熒光參數測定時間為2014.04.13—04.16, 測定完成后將葉片收獲洗凈, 于2014.04.16—04.20完成葉片面積、色素等指標的室內測定。

2.3 測定指標

2.3.1 葉面積和比葉面積

將9片(每個區組各3株, 每株各1片)來自不同植株葉片收獲洗凈后平鋪于標準坐標紙上, 數碼相機拍照后用Image-J計算葉片面積[18]。之后將其置于65℃烘箱內烘干至恒重, 稱量干重后計算比葉面積(SLA=總葉面積/總葉重)。

表1 不同地點土壤理化性質

表2 2014.1—2014.4紫背天葵植株增強回歸點和異地回歸點的空氣溫、濕度

2.3.2 形態解剖結構指標測量

用光學顯微鏡(SZX12, Olympus, Japan)觀察葉片橫切面結構并拍照, 測量葉片厚度、柵欄組織厚度和海綿組織厚度等指標(每個處理9個重復); IB-5型離子鍍膜儀噴涂后置于掃描電鏡(日本電子T-300)下觀察并拍照, 分析氣孔密度、上、下表皮毛密度等指標(每個處理9個重復); 日立H-800透射電子顯微鏡下觀察葉綠體超微結構并拍照, 分析葉綠體大小、基粒厚度等指標, 每個處理取自3個葉片的27個葉綠體。

2.3.3 光響應曲線測定

選取3株(每區組一株)長勢良好的植株, 在晴朗無風的天氣, 用便攜式光合儀(LI-6400, USA)測定其光響應曲線, 測定過程中保持環境穩定, CO2為400 (μmol·μmol–1), 葉溫25 ℃, 設定光合有效輻射梯度從1400 (μmol·m–2·s–1), 依次降為1200、1000、800、500、300、150、100、50、30、15、0 (μmol·m–2·s–1)。光響應曲線用非直角雙曲模型進行擬合, 通過模型擬合方程得出最大光合速率(max)、暗呼吸速率(R)、表觀量子效率()、光補償點()、光飽和點()、瞬時水分利用效率(IWUE=Pn/Tr)、瞬時光能利用效率(=P/)等參數[18–19]。

非直角雙曲模型公式為:

2.3.4 葉綠素熒光參數測定

葉綠素熒光參數測定與光響應曲線同時測定, 利用便攜式熒光儀(PAM-2100, Germany)測定葉綠素熒光誘導動力學參數, 每個測量9個重復。先將待測葉片置于葉夾中暗適應30 min, 測定主要參數如下: 光系統II最大光化學效率F/F= (F–F)/F、光化學熒光淬滅= (F'–F)/(F'–F')、非光化學熒光淬滅= (F–F')/F'。其中,F和F是暗適應后的最大和初始熒光,F'和F'是為光適應后的最大和初始熒光[21]。

2.3.5 色素含量測定

從5個葉片(三個區組中分別選1或2株的葉片)不同部位打孔得到直徑為0.6cm的圓葉片, 用80%丙酮溶液提取, 用紫外分光光度計(UV-3802, Unico)對浸出液進行測定, 得到在663、645、440 nm處的吸光值, 后計算葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素含量[22]。

在4℃黑暗條件下, 用甲醇和鹽酸混合溶液(甲醇:鹽酸=99:1, V/V)提取葉片材料的花青素, 用紫外分光光度計(UV-3802, Unico)測定浸出液在530和650 nm處的吸光值后計算總花青素含量[23–24], 每個處理5個重復。

用甲醇溶液提取葉片內原花青素, 參照Skerget M的方法[25]。每個處理5個重復(采樣同上), 計算原花青素含量。

2.3.6 營養元素測定

2014年1月中旬, 將葉片材料置于65 °C下烘干至恒重后測定其有機質、全氮、全磷含量[26], 每個處理3個重復。

2.4 數據分析方法

采用SPSS統計分析軟件包對各項指標進行單因素方差分析和LSD多重比較, 數據差異顯著臨界值=0.05。并用SPSS統計分析軟件包進行光響應曲線擬合, 對紫背天葵葉片性狀進行聚類分析、因子分析和主成分分析[27–28]。

3 結果

3.1 回歸苗萌發率及存活率

結果顯示, 各點回歸萌發率和存活率方差分析顯示(表3), 回歸地點和回歸所用土壤對紫背天葵回歸萌發率都沒有影響。而在存活率方面, 鼎湖山增強回歸實驗由于實驗后期受嚙齒動物干擾, 回歸苗球莖被啃食而沒有存活下來的幼苗。植物園異地回歸點植株由于生長過程中受到真菌感染, 導致異位和原位土壤處理存活率分別下降36.4%和7.4% (表3)。對異地回歸植株存活率方差分析顯示, 用原位土壤回歸植株存活率要顯著高于異位土壤回歸植株存活率(<0.05, 表3)。

3.2 異地回歸植株與野生植株葉片形態解剖結構的比較

與野生的植株相比(表4, 圖1和2), 原位土壤回歸的紫背天葵葉片葉面積、上表皮厚度、柵欄組織/海綿組織、上表皮毛密度、下表皮毛密度、柵欄組織葉綠體個數顯著小于野生植株。柵欄組織厚度、海綿組織厚度、葉綠體大小顯著大于野生植株(<0.05)。異位土壤回歸的紫背天葵葉片面積、上表皮厚、氣孔密度、上表皮毛密度、下表皮毛密度、柵欄組織葉綠體個數顯著小于野生植株, 柵欄組織厚、柵欄組織/海綿組織、葉綠體大小、基粒厚度和片層數顯著大于野生植株(<0.05, 表3)。

表3 回歸萌發率和存活率

注: “-”: 沒有成活個體。

表4 異地回歸不同土壤處理下紫背天葵及野生植株葉片形態解剖結構

通過聚類分析將紫背天葵葉片形態解剖結構分為三類, 其中葉面積和葉厚度為第一類指標, 基粒厚度為第二類指標, 其余各指標為第三類指標。而對第三類指標進行因子分析和主成分分析將這12個因子分成兩類(表5), 在第一主成分上氣孔密度有較高載荷, 在第二類主成分上柵欄組織厚度有較高載荷。因此比較回歸紫背天葵植株與野生植株性狀差異性時, 在形態解剖結構特征中篩選出葉面積、葉厚、基粒厚度、氣孔密度和柵欄組織厚度這5個因子進行比較。結果顯示, 只有在氣孔密度和基粒厚度這兩個特征上, 原位土壤、異位土壤回歸植株與野生植株才表現出不同的差異性。在氣孔密度上, 原位土壤回歸植株與野生植株間無顯著差異性 (>0.05), 異位土壤回歸的植株顯著降低29.3% (<0.05)。原位土壤回歸植株與野生植株基粒厚度相比無顯著差異性(>0.05), 異位土壤回歸植株的基粒厚度顯著增加70.7%(<0.05)。

表5 紫背天葵形態解剖結構第三類指標主成分分析特征值

3.3 異地回歸植株與野生植株葉片光合生理比較

原位土壤回歸的植株與野生植株相比,max、、F/F、及顯著減小(<0.05, 表6),R、顯著增加。與野生植株相比, 異位土壤回歸的植株max、、F/F、及顯著減小,R、顯著增大(<0.05, 表6)。

對紫背天葵葉片光合生理指標聚類分析, 光飽和點為第一類指標, 其余為第二類指標。對第二類生理指標進行因子分析和主成分將7個指標分成兩大主成分。由各指標在兩類主成分上特征值可知(表7), 最大光合速率在第一類主成分上載荷最大, 表觀量子效率在第二類主成分上載荷最大。在表觀量子效率上, 原位土壤和異位土壤回歸的紫背天葵與野生植株都沒有顯著性差異。原位土壤回歸的紫背天葵最大光合速率比野生植株顯著下降33.3%, 異位土壤回歸植株比野生植株顯著下降40.3%(<0.05)。

表6 異地回歸不同土壤處理下紫背天葵及野生植株光響應曲線參數

表7 紫背天葵第二類光合生理指標主成分分析特征值

在光飽和點上, 原位土壤回歸植株與野生植株相比顯著下降27.2%, 異位土壤回歸植株顯著下降29.3% (<0.05)。

3.4 異地回歸植株與野生植株葉片色素含量

與野生植株相比, 原位土壤和異位土壤回歸的紫背天葵植株葉片中總葉綠素、總花青素、原花青素含量顯著降低(表8,<0.05)。原位土壤和異位土壤回歸植株只在類胡蘿卜素上含量與野生植株表現出不同的差異性, 其中原位土壤回歸植株類胡蘿卜素含量與野生植株沒有顯著差異(>0.05)。異位土壤回歸植株葉片葉綠素含量與野生植株相比, 顯著下降19.9%(<0.05)。

4 討論

4.1 回歸效果

在鼎湖山紫背天葵原生境進行的增強回歸初期, 紫背天葵具有較高的萌發率, 回歸所用土壤對其萌發率也沒有影響, 但回歸后期由于球莖受嚙齒類動物啃食的影響, 導致紫背天葵增強回歸失敗。這表明在紫背天葵植株野外增強型回歸過程中, 除了考慮到生境中土壤理化性質、空氣濕度、光照等非生物環境因子外, 動物啃食等因素對回歸效果的影響也不可小覷。IUCN也曾指出回歸點生境條件涉及到動物的捕食行為[29]。紫背天葵的野生植株通常生長于懸崖石縫中, 這種生境特征也可能與躲避捕食者有一定關系。

植物園異地回歸中, 不同土壤處理對紫背天葵最初的萌發率無顯著影響。但在異地回歸實驗中, 可能由于溫度、空氣濕度及群落結構都與鼎湖山原生境有所差異, 對其所在環境微生物有一定的影響, 因而在其生存過程中出現了真菌感染的現象, 降低了回歸最后的存活率, 用原位土壤回歸的紫背天葵存活率為83.3%, 用異位土壤回歸的存活率僅為46.7%, 用原位土壤回歸的植株存活率顯著大于用異位土壤回歸植株的存活率。

表8 異地回歸不同土壤處理下紫背天葵及野生植株葉片色素含量

4.2 異地回歸植株與野生植株的差異

與野生植株相比, 原位土壤回歸的植株顯著減小的葉面積降低了其光能接受面積, 上、下表皮毛密度降低則使得其抗寒抗旱能力降低[30–31], 顯著減小的葉綠體個數及葉綠素含量則進一步降低了其光合能力。其通過減小上表皮厚度以增加光照透過葉片的能力, 同時增加柵欄組織和海綿組織的厚度來增加光在柵欄組織間的散射, 增大葉綠體大小來增加對有限光能的接收, 在一定程度上彌補所處環境過低的光照強度[32–34]。這些形態結構及物質含量上的差異使得原位土壤回歸紫背天葵葉片光合能力顯著低于野生植株, 其最大光合速率顯著下降, 暗呼吸速率顯著升高使得自身光合產物的積累能力大大減弱。研究表明光補償點能顯示植物對弱光的利用能力, 光飽和點能揭示植物對強光的利用能力[35–36], 光補償點顯著升高和飽和點的顯著下降則顯示回歸紫背天葵葉片對光能的利用能力遠低于野生植株, 同時光系統II最大光化學效率顯著降低揭示其潛在光合作用能力低于野生植株。

異位土壤處理的紫背天葵植株個體與野生植株相比, 其葉片面積、上、下表皮毛密度、葉綠體個數及葉綠素含量顯著降低使得自身對光能獲取及減小水分散失能力減弱, 氣孔密度下降使得其對氣體交換調節能力降低[30–31]。通過減小上表皮厚, 增加柵欄組織和海綿組織厚度及葉綠體大小來增加自身光能捕獲和利用能力, 以維持自身生長代謝。在光合能力上, 植物園土壤處理植株光系統II最大光化學效率和光化學淬滅顯著降低顯示其光系統II最大光捕獲能力和光能利用能力降低, 光補償點升高和飽和點降低表明其光適應能力減弱[37]。

土壤作為植物營養的主要來源, 在植物生長發育的過程中占據著重要地位[38]。不同土壤回歸紫背天葵與野生植株葉片性狀都顯示出一定的差異, 差異的大體趨勢相似, 但幅度不同。對紫背天葵各類指標進行聚類、因子分析及主成分分析, 篩選出主要指標比較用原位土壤和異位土壤回歸的紫背天葵與野生植株性狀的差異性。結果顯示, 用異位土壤回歸的紫背天葵與野生植株相比, 在各主要因子上表現出更大的差異性。用原位土壤和異位土壤進行異地回歸的植株所處氣候生境一致, 因此在解釋兩者表現的不同差異性時, 土壤是首要因子。土壤是植物異地保護中不可忽視的重要因子, 劉鵬等對珍稀瀕危植物七子花土壤研究表明, 用原生境土壤扦插時存活率高達90%, 而異地土壤扦插存活率僅為5%, 并通過進一步研究不同扦插的土壤推測土壤中鉬和錳是七子花分布的限制因子[39–40]。本研究結果顯示, 植物園異位土壤的pH、NH4+-N含量顯著的高于鼎湖山原位土壤, 但全磷含量僅為原生境土壤的10%, 前期對紫背天葵野生植株的研究顯示, 紫背天葵生長可能受到磷元素的限制, 而植物體內磷都通過根系從土壤中吸收, 土壤中磷含量對植物生長影響甚大[41], 因此土壤磷含量的差異可能使得原位土壤回歸植株具有更高的存活率。異位土壤與原生境土壤上存在的差異對所生長紫背天葵葉片性狀產生影響, 從而使得其與野生植株表現出更大的差異性。但異地回歸紫背天葵花青素含量都較低, 只占野生植株含量(2.33 μmol·g–1)的16.95%, 這可能是由于異地回歸生境與原生境相比光照、溫度、濕度等存在差異, 對植株生理代謝和次生代謝產物積累產生影響。還有研究表明, 組培繁殖的植株與野生植株相比, 基因組成上沒有差異, 但甲基化水平上具有一定的差異[42], 這也可能是造成利用組培苗繁殖所得球莖進行異地回歸所得植株花青素含量顯著低于野生植株的原因。

4.3 回歸研究的啟示

植物回歸是珍稀瀕危植物有效的保護措施之一, 也是全球生物多樣性保護戰略中十分重要的一個環節[43]。然而, 目前開展的珍稀瀕危植物異地保護工作中, 人們多重視物種的引入, 忽視了回歸過程中存在和可預測的生長繁殖障礙, 更缺乏研究物種遷地保護所需要的土壤營養條件[7]。本次對紫背天葵的增強回歸和異地回歸研究表明, 要實現回歸對某一物種的保護效果, 必須將物種、生物環境和非生物環境因子三者有機的結合起來考慮。當采用回歸對紫背天葵進行保護時, 在生境選擇上, 注意動物捕食對回歸效果的影響, 預先調查回歸點是否存在啃食其球莖的嚙齒類哺乳動物及生境中微生物組成都對回歸工作的順利開展具有重要意義。結合紫背天葵異地回歸不同土壤處理下葉片與野生紫背天葵葉片性狀對比可知, 氣候因子和土壤因子都能影響回歸植物葉片形狀、光合能力及花青素合成。

5 結論

異地回歸的成功, 表明利用回歸可在一定程度上保護紫背天葵。增強回歸過程中嚙齒類動物以及異地回歸真菌和土壤磷含量對回歸植株成活的影響, 進一步揭示回歸過程中生物因子對植物回歸的重要影響。異地回歸植株與野生植株相比形態結構、物質含量及光合特性上存在顯著差異(<0.05), 其光能接受、利用能力及減小水分散失能力減弱, 光適應能力減弱, 抗寒旱能力降低, 氣體交換調節能力降低, 光合產物積累減少, 且利用原位土壤回歸的植株差異更大; 異地回歸紫背天葵花青素含量都較低, 僅為野生植株含量(2.33 μmol·g–1)的16.95%。

在進行回歸工作時物種的成功生長只是初步, 對回歸后續的監測及分析, 特別是回歸成敗的原因對植物有效的回歸工作開展尤為重要。此外, 對于藥用植物來說, 其體內藥用有效成分多為植物體內次生代謝物, 也是回歸工作需要重視的一個方面, 植物本身性狀與環境因子息息相關, 而異地回歸生境中土壤和氣候因子的差異都有可能導致植株在適應過程中發生性狀的改變, 從而影響其體內代謝產物含量發生變化。

[1] ALCAMO J, BENNETT E M. Millennium Ecosystem Assessment. Ecosystems and Human Well-being: A Framework for Assessment [M]. USA, Washington, DC: Island Press, 2003.

[2] REN Hai, JIAN Sshuguang, LIU Hongxiao, et al. Advances in the reintroduction of rare and endangered wild plant species[J]. Science China Life Sciences, 2014, 57(6): 603–609.

[3] MAUNDER M. Plant reintroduction: an overview [J]. Biodiversity and Conservation, 1992(1): 1: 51–61.

[4] 周翔, 高江云. 珍稀瀕危植物的回歸: 理論和實踐[J]. 生物多樣性, 2011, 19(1): 97–105.

[5] GUERRANT E O, KAYE T N. Reintroduction of rare and endangered plants: common factors, questions and approaches [J]. Australian Journal of Botany, 2007, 55(3): 362–370.

[6] 肖培根, 陳士林, 張本剛, 等. 中國藥用植物種質資源遷地保護與利用[J]. 中國現代中藥, 2010, 12(6): 3–6.

[7] 萬開元, 陳防, 陳樹森, 等. 珍稀瀕危植物遷地保護策略中植物營養問題的探討[J]. 生物多樣性, 2006, 14(2): 172–180.

[8] ARMSTRONG D P, SEDDON P J. Directions in reintro-duction biology [J]. Trends in Ecology and Evolution, 2008, 23(23): 20–25.

[9] 李艷麗, 許亮, 楊燕云, 等. 中藥特色之一地道藥材研究進展[J]. 中華中醫藥學刊, 2012, 30(4):797–799.

[10] 古翠芝. 中國植物志[M].北京: 科學出版社, 1999: 190–192.

[11] 邵玲, 陳雄偉, 梁廣堅, 等. 廣東肇慶鼎湖地區野生紫背天葵種質資源研究[J]. 中藥材, 2014, 37(2): 202–206.

[12] 邢福武. 中國的珍稀植物[M]. 長沙, 湖南教育出版社, 2005: 107–108.

[13] 張蘭英, 李耿光. 影響紫背天葵試管苗花青甙含量的因素Ⅱ[J]. 云南植物研究, 1986, 8(1): 60–66.

[14] 許旋, 盧忠, 羅一帆. 不同等級紫背天葵微量元素含量的測定[J]. 廣東微量元素科學, 2000,7(4): 55–57.

[15] 邵玲, 梁霞. 秋海棠科紫背天葵生物學特性[J]. 農學學報, 2012, 2(08): 49–52.

[16] 汪越, 陳雄偉, 邵玲, 等. 珍稀瀕危植物紫背天葵(Hance)的生態生物學研究進展[J].中國野生植物資源, 2014,33(6): 26–32.

[17] 楊勇, 賴永超, 劉楠, 等. 艷楨桐的生態生物學特征[J]. 安徽農業科學, 2010, 38(19):10040-10043, 10071.

[18] LIU Nan, GUAN Lanlan. Linkages between woody plant proliferation dynamics and plant physiological traits in South western North America [J]. Journal of Plant Ecology, 2012, 5(4): 407–416.

[19] NIJS I, FERRIS R, BLUM H. Stomatal regulation in a changing climate: a ?eld study using free air temperature increase (FATL) and free air CO2enrichment (FACE) [J]. Plant Cell and Environment. 1997, 20(8): 1041–050.

[20] LARCHER W. Physiological Plant Ecology [M]. Berlin: Springer, 1980.

[21] SOUZA RP, MACHADO EC, SILVA JAB, et al. Photosynthetic gas exchange, chlorophyll fluorescence and some associated metabolic changes in cowpea () during water stress and recovery [J]. Environmental and Experimental Botany, 2004, 51(1): 45–56.

[22] LIN Zhifang, LI Shuangshun, LIN Guizhu, et al. Superoxide dismutase activity and lipid peroxidation in relation to senescence of rice leaves [J]. Acta Botanica Sinica, 1984, 26(1): 605–615.

[23] MURRAY J R, HACKETT W P. Dihydroflavonol reductase activity in relation to differential anthocyanin accumulation in juvenile and mature phase[J]. Plant Physiology, 1991, 97(1): 343–351.

[24] REDDY V S, DASH S, REDDY A R. Anthocyanin pathway in rice (L.): identification of a mutant showing dominant inhibition of anthocyanins in leaf and accumula-tion of proanthocyanins in pericarp [J]. Theoretical and Applied Genetics. 1995, 91(2): 301–312.

[25] SKERGET M, KOTNIK P, HADOLIN M, et al. Phenols, proanthocyanidins, flavones and flavonols in some plant materials and their antioxidant activities [J]. Food Chemistry, 2005, 89(2): 191–198.

[26] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法[M]. 北京: 中國農業科技出版社, 2000: 18–96.

[27] 張元明. 中國怪柳植物花粉形態特征聚類分析[J].西北植物學報, 2004, 24(9): 1702–1707.

[28] 田賀, 張志東,李亞東, 等. 主成分分析法在茶藨屬植物果實品質評價指標上的應用研究[J].吉林農業大學學報, 2009, 31(5): 632–636.

[29] IUCN. Guidelines for Reintroductions [M]. Prepared by the IUCN/Species Survival, 1998.

[30] 孟雷, 陳溫福, 李磊鑫, 等. 減弱光照強度對水稻葉片氣孔性狀的影響[J].沈陽農業大學學報, 2002, 33 (2): 87–89.

[31] 呂晉慧, 王玄, 馮雁夢, 等. 遮蔭對金蓮花光合特性和葉片解剖特征的影響[J]. 生態學報, 2012, 32 (19): 6033–6043.

[32] DENG Yanming, LI Congcong, SHAO Qiqngsong, et al. Differential responses of double petal and multi petal jasmine to shading: I. Photosynthetic characteristics and chloroplast ultrastructure [J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2012, 55(2): 93–102.

[33] QUERO J L, VILLAR R, MARANON T, et al . Interactions of drought and shade effects on seedlings of four Quercus species: physiological and structural leaf responses [J]. New Phytologist, 2006, 170(4): 819–834.

[34] MARKESTEIJN L, POORTER L, BONGERS F. Light- dependent leaf trait variation in 43 tropical dry forest tree species [J]. American Journal of Botany. 2007, 94(4): 515–525.

[35] 張其德. 大氣CO2含量升高對光合作用的影響[J]. 植物通報, 1992 , 9(4): 18–23.

[36] 劉玲, 劉淑明, 孫丙寅. 不同產地花椒幼苗光合特性研究[J]. 西北農業學報, 2009, 18(3): 160–165.

[37] DEMMIG-ADAMS B, ADAMS W W. Photoprotection in an ecological context: the remarkable complexity of thermal energy dissipation [J]. New Phytologist, 2006, 172(1): 11–21.

[38] EMANUEL E. Plant biologists need to get back to their roots [[J].Nature, 2004, 430(7002): 430, 829.

[39] 劉鵬, 徐根娣, 金靜芳, 等. 七子花土壤的研究及種質資源的保護[J]. 農業環境保護, 1999, 18(4): 178–181.

[40] 劉鵬, 徐根娣, 方興鳳. 鉬、錳對七子花扦插繁殖的影響[J]. 浙江師大學報(自然科學版), 2011, 24(2): 181–183.

[41] 張雨瑤, 李世友. 土壤磷與植物關系研究進展[J]. 世界林業研究, 2013, 26(5): 19–24.

[42] KUBIS S E, CASTILHO A M, VERSHININ A V, et al. Retroelements, transposons and methylation status in the genome of oil palm () and the relationship to somaclonal variation [J].Plant Molecular Biology, 2003, 52 (1): 69–79.

[43] Brian F L, Nigel M. Preserving diversity [J]. Nature, 1993, 361(6413): 361–579.

Survival and eco-biological characteristics ofHance in the process of reintroduction

WANG Yue1, YI Huilin1,2, SHAO Ling3, CHEN Xiongwei3, CHEN Gang3, WANG Jun1, LIU Nan1, WANG Shaoping1, REN Hai1*

1. South China Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650, China 2. Zhongkai College of Agricultural Technology, Guangzhou 510225, China 3. College of Life Science, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China

Hance is a rare and critically endangered herb, and endemic medicine plant to China. This paper studied the survival and eco-biological characteristics ofin the process of reintroduction, under the treatments of augmentation and translocation reintroduction with in-situ and ex-situ soil, respectively. The augmentation reintroduction offailed due to predation by rodents while the translocation reintroduction succeeded. The survival rates of translocated individuals on the ex-situ and in-situ soil were 46.7% and 83.3%, respectively. Compared with the wildindividuals, the translocated individuals grown on both in-situ and ex-situ soil were inferior in the ability of light adaptation and photosynthesis, resistance to both drought and cold stresses, and also accumulation of photosynthetic products. The leaf traits of translocated individuals on ex-situ soil were more different than those of wildindividuals. The anthocyanin content in the leaves of translocated individuals was low, and was only 16.95% of wild individuals. The survival rate, anthocyanin contents and photosynthetic physiological characteristics of translocated individuals might be influenced by the microhabitats (climate and soil) of the reintroduction site, or the epigenetic difference between tissue culture bulbs and wild bulbs. In conclusion, during the process of reintroduction (augmentation and translocation), micro-habitat, interspecific relationship, and effective medicine components of reintroduced individuals should be considered.

Hance, translocation, augmentation, leaf characteristics, Dinghu Mountain

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.02.005

Q949.95

A

1008-8873(2017)02-032-10

2015-10-23;

2016-07-04

廣州市科技計劃項目（2014J4500035）

前兩名作者對本文做了同等貢獻。汪越(1989—), 女, 碩士研究生, 主要研究方向: 恢復生態學, E-mail: yueyayue@126.com; 易慧琳(1991—), 女, 碩士研究生, 主要研究方向: 園林植物與觀賞園藝, E-mail: YHL0314@yeah.net。

任海, 男, 博士, 研究員, 主要從事植被生態恢復研究, E-mail: renhai@scib.ac.cn

汪越, 易慧琳, 邵玲, 等. 紫背天葵(Hance)回歸植株存活及葉片生物學特性研究[J]. 生態科學, 2016, 36(2): 32-41.

WANG Yue, YI Huilin, SHAO Ling, et al. Survival and eco-biological characteristics ofHance in the process of reintroduction[J]. Ecological Science, 2017, 36(2): 32-41.