濒危植物大花黄牡丹繁育及保护策略思考

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论文字数:28966 论文编号:sb2023122910582551649 日期:2024-01-02 来源:硕博论文网

本文是一篇农业论文,本研究以大花黄牡丹种子为试验材料,从种子生物学特性和影响萌发因素(机械处理、温水处理、层积处理、激素处理)等方面揭示濒危机理;通过种胚进行组织培养(不同消毒时间、外植体萌发诱导、生根培养、炼苗移栽)进行初步探索,以期筛选出适合于大花黄牡丹种子在低海拔平原萌发的适宜方案。
第1章引言
1.1濒危植物与保护生物学
濒危植物,是指在特定区域内现存数量稀少,由于内在原因和外在原因的共同作用下,种群受到自然环境的变化已达到存活极限,在短时间内繁衍困难而面临绝种危机的物种叫做濒危植物[2-3]。这些植物在原生境生长过程中处于劣势,常年遭受区域自然灾害、极端天气等突发状况,野外个体数量常年不增而引起种群数量下降,从而突破其灭绝的安全阈值,造成植物濒临灭绝的风险,需要通过人工繁育进行保护[4]。自18世纪工业革命开始,人们追求科技进步的同时所造成的环境污染,生产用地的增加和生物链遭到破坏,地球进入第六次物种大灭绝时期,每年约有数以万计的野生动植物处于灭绝或濒临灭绝的状态[5-8]。珍稀濒危物种通常分布在野外,分布区较为狭窄,可能受到滑坡、崩塌、火灾等自然灾害的威胁。有研究表明,自然界一个物种的灭绝会伴随10~30种生物的消失,从而导致整个生态系统不稳定,让植物研究者忧慌[9-13]。
植物濒危是内在机理和外部环境共同作用的结果下,内在机理因素包括遗传力、生殖力、适应力低下,对自然环境要求苛刻,包括生殖能力弱和生物学习性两个方面。有研究表明,同一区域内的普通植物比濒危植物生长发育好,主要是由濒危植物生物学特性所导致的。Sawyer[14]发现一些濒危植物开花较晚,花期持续时间比较短,对传粉者的吸引力较弱,认为花粉量少导致濒危植物在种间竞争中处于劣势,从而坐果率低,幼苗数量减少。万开元[15]认为一些濒危植物因种子生物学特性的限制,导致萌发率低且幼苗生长周期长,加上其对生存环境要求苛刻等原因,威胁着它们的生长繁衍。洪德元[16]在对野生牡丹调查取样中发现90%以上的牡丹心皮遭虫蛀,在生长期间由于病虫害、无人工抚育等原因,导致成活率下降。景新明[17]认为,大花黄牡丹有性繁殖常限制在自花授粉的范围内,生长在高海拔地区限制了其传播,致使种子结实率低下造成一系列恶性循环,是其致濒的主要原因之一。
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1.2大花黄牡丹研究进展
1.2.1大花黄牡丹分类学研究
大花黄牡丹仅分布在海拔2916~3493 m的雅鲁藏布江河流沿岸长约100 km的狭窄范围内。1936年,植物学家Ludolown和Sherriff等人在西藏地区考察过程中,被大花黄牡丹盛开独特的花色所吸引,从野生引入观赏栽培到英国园林。1951年,F.C.Stern和G.Taylor对大花黄牡丹进行种植,发现其花大色艳、心皮数多,具有良好的观赏特性,认为大花黄牡丹和黄牡丹存在近缘关系,并将该种公布于众。1991年开始,李嘉珏[25-26]等人先后对西藏地区大花黄牡丹和黄牡丹进行多次野外调查,结合引种栽培试验,发现二者在花朵尺寸、心皮数、植株高度、叶面颜色等方面存在显著差异。通过对染色体核型和蛋白亚基构成分析,试验结果显示二者差异较大,提出大花黄牡丹属于原始的类群,最终在1997年将其单独设种:(P.ludlowii),从而确立了大花黄牡丹的分类学地位。袁涛[27]通过AFLP技术基于DNA序列分子标记,构建野生牡丹品种亲缘关系,发现滇牡丹和大花黄牡丹有着非常密切的亲缘关系。赵宣[28]利用15份不同居群样本的核基因GPAT片段和叶绿体基因片段测序分析,探讨牡丹种间关系,发现其种间遗传多样性极高,最终把大花黄牡丹划分为肉质花盘亚组,其结论与于玲[29]的蛋白质谱带数据结论基本一致。
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第2章大花黄牡丹种子萌发特性研究
2.1材料与方法
2.1.1试验材料
试验所用种子为2020年9月采集于米林县扎贡沟野生大花黄牡丹,果实采回后,将种子放在实验室阴凉处,每隔2 d翻动一次,等待10 d左右果皮开裂后黑色种子渐渐散出。将采集到的大花黄牡丹种子去除瘪粒、坏粒及杂质后,放入浓度为0.5%高锰酸钾(KMNO4)的烧杯中浸泡2 h消毒。将预先用高温灭菌锅把河沙消毒20 min后晾干备用,以铺一层沙子再铺一层种子的比例均匀混拌,河沙含水量为40%~50%,盆面用塑料薄膜覆盖,置于4℃冰箱保存,贮藏时间为45 d,贮藏期间翻动2~3次。于2020年11月至2021年4月在河北工程大学组培室进行种子萌发试验。
2.1.2方法
2.1.2.1种子形态及千粒重
参照GB2772-1999《林木种子检验规程》中的要求,随机选取20粒饱满的种子,用游标卡尺测量种子的纵横径和厚度,观察种子的形状、颜色和外部种皮特性,并拍照记录。采用百粒法测定千粒重,重复8次取其平均值。
2.1.2.2种子含水量测定
采用恒温烘箱干燥法测定种子含水量。随机在铝盒内装入20粒种子,放入80℃电热恒温鼓风干燥箱烘干8 h,设3个重复,计算其含水量。种子含水量(%)=(M2-M3)/(M2-M1)×100M1是铝盒重量,M2是铝盒和供试种子的重量,M3是种子烘干后和铝盒的重量。
2.1.2.3种子生活力测定
采用TTC法测定种子的活力,随机选取30粒种子,用刀片沿种脐切成两半放入培养皿内(以不损伤胚为佳),滴入浓度为1%的TTC溶液,以浸没种子为度,放入在25℃恒温培养箱内,避光3 h染色,设3次重复,每次重复30粒[72]。在显微镜下观测胚及胚乳最终染色情况,有活力种子显色为红色,并计算有活力种子的百分率。
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2.2结果与分析
2.2.1种子形态与质量
大花黄牡丹的果实为蓇葖果,成熟后摘下放在实验室阴凉处,每隔2 d翻动一次,等待10 d左右果皮自然开裂。种子大,因相互挤压而呈不规则扁圆形,表面光滑发亮。如图2-1,种子成熟初期为黄色,完全成熟后为黑色。大花黄牡丹种子长约8.55 mm,长、宽、厚度也略有差异。千粒重、含水量等指标如表2-1所示。

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第3章大花黄牡丹组织培养研究...................................21
3.1材料与方法......................................21
3.1.1试验材料........................................21
3.1.2试验方法...................................21
第4章大花黄牡丹保护对策建议..................................32
4.1合理实施濒危植物资源保护方法............................32
4.2建立种质资源档案和牡丹观赏园.................................34
4.3开展快繁技术研究,组建养护团队.............................35
第5章研究结论与展望.....................................38
5.1研究结论...........................38
5.2展望与不足..................................39
第4章大花黄牡丹保护对策建议
4.1合理实施濒危植物资源保护方法
(1)就地保护
就地保护是指在植物原来的生态环境中,建立局部自然保护区或乡土物种驯化栽培示范基地,降低外界对濒危物种的干扰,使物种能在原生地自然环境中进行自我繁殖以保存种质。西藏地区特殊的地质条件和良好的生态环境孕育着鲜为人知的大花黄牡丹,目前,西藏高原生态研究所、米林县扎贡沟景区设立了大花黄牡丹自然保护区,在一定程度上限制了人类进入原生境地,因而大花黄牡丹种群更为完整。
由于大花黄牡丹根可入土0.5~0.8 m为深根形,肉质主根和侧根储有大量养份和水份,能够供地上部根蘖苗的发育生长。根蘖苗以母株为中心,从母株根系上萌发。在自然环境中大花黄牡丹以萌发根蘖苗较多,实生苗相对较少。实生苗具有独立根系,由散落在地上种子发育而成,造成实生苗较少的原因与种子复杂的休眠特性、牡丹结实率、人为干扰等原因有关。鉴于此,当地管理部门应从保护生态环境和物种多样性的角度,利用网络媒体加大濒危物种保护宣传力度,在文化旅游节期间采取图片、广播等多种方式对进行宣传,在分布点设置永久样地,进行挂牌保护,规划出一定区域范围作为游客观赏景点,既保护树种,又可以进行自然教育,减少人为活动对大花黄牡丹生境的破坏。建议在巴宜区米瑞乡、隆子县、波密等地设立类似的保护区,重点优先保护野生大花黄牡丹,改善生境破碎化的问题。相关部门应根据野生大花黄牡丹分布格局和群落特征,制定合理的规划。科学规划大花黄牡丹种植布局,种植基地规划时选择向阳谷地栽植。在大花黄牡丹集中分布地建立保护区划定生态红线或建立防护网,杜绝人为破坏活动,建立奖惩制度,打击非法砍伐大花黄牡丹的犯罪行为,保障野生大花黄牡丹正常生长。
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第5章研究结论与展望
5.1研究结论
本研究以大花黄牡丹种子为试验材料,从种子生物学特性和影响萌发因素(机械处理、温水处理、层积处理、激素处理)等方面揭示濒危机理;通过种胚进行组织培养(不同消毒时间、外植体萌发诱导、生根培养、炼苗移栽)进行初步探索,以期筛选出适合于大花黄牡丹种子在低海拔平原萌发的适宜方案。主要研究结果如下:
(1)大花黄牡丹种子的种皮厚实对萌发具有抑制作用,机械破损处理可打破种子的物理休眠,影响效果依次为:剥皮种子>皮上划痕>未去皮,但污染率高,不宜采取;温水浸种无发芽现象,种子无法解除休眠;层积处理时恒温无法打破种子休眠,以自然环境变温处理效果最佳,种子萌发率随着温度的升高而升高;激素处理以300 mg/L GA3溶液浸种48 h最佳,种子在131 d后发芽率达到66%,幼苗高度达16.79 cm。
(2)大花黄牡丹种子的胚乳抑制种胚萌发,不带胚乳的离体胚适合作为组织培养的外植体材料;用0.1%升汞消毒6 min为最佳灭菌时间;离体胚萌发最佳培养基为:MS+1.0 g/L AC+2.0 mg/L GA3;最佳生根培养基为:1/2 MS+0.6 mg/LIBA+0.1 mg/L NAA,大花黄牡丹组培苗最佳炼苗方式为在室内放置3 d后,打开瓶盖1/3炼苗3~5 d,生长效果最佳;四月份气候适宜是移栽大花黄牡丹组培苗的最佳季节;湿度在75%左右时,移栽成活率最高,达76.21%。
(3)基于大花黄牡丹当前的研究成果和野外的生存现状,在加强自然生态保护的基础上,特提出:合理实施濒危植物资源保护方法;建立种质资源档案和牡丹观赏园;开展快繁技术研究和组建养护团队;加大宣传力度和完善相关法律政策;争取资金支持和加强科研队伍建设等保护策略与建议。
参考文献(略)


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