药用植物云黄连对低纬高山环境的有性生殖适应策略

The high-mountain regions are regarded as one of the most extreme areas of the land because of their harsh environmental conditions.The adaptive mechanism and strategies of reproduction in the high-mountain plants have received much attention.Previous studies were heavily carried out to investigate the reproduction of the high-latitude high-mountain plants,pay less attention to the reproduction of low-latitude high-mountain plants.Coptis teeta Wall.is a typical low-latitude high-mountain plant and it is one of the original plants of traditional Chinese medicine Coptis.We found that the fruit set rate of C.teeta is as high as 94.74 percent at harsh environment.C.teeta is used as materials in present project.The classic research method of reproductive biology and microsatellite analysis will be used to study followings:(1)The adaptive strategies of the breeding system in the low-latitude high-mountain environment.(2)Pollination biology of C.teeta and it's adaptive relationship in the low-latitude high-mountain environment.(3)The adaptive strategies of the mating system in low-latitude high-mountain environment.The investigations in the present project can reveal the adaptive strategies of sexual reproduction in C.teeta in the low-latitude high-mountain environment.This research will help understanding the sexual reproductive law in plants in the low-latitude high-altitude conditions and will be helpful for a full understanding of the adaptive strategies of reproduction in high-mountain plants.The implementation of this project can lay the foundation for the wild resource protection and biodiversity conservation for high-mountain area.

高山恶劣的生态环境被认为是陆地生态系统中最为极端的生境之一。高山植物对高山生态环境有性生殖适应机制得到了广泛关注。但前人研究主要是针对高纬度高山植物开展，对低纬度地区高山植物关注较少。云黄连（Coptis teeta Wall.）为中药材黄连的原植物之一，云南道地药材，是典型的低纬度高山植物，具有94.74%的高结实率。本项目从云黄连在恶劣环境下获得高结实率现象入手，将繁育系统经典研究方法与微卫星分子标记方法相结合，开展以下内容研究：（1）云黄连繁育系统对低纬度高山生态环境的适应策略；（2）云黄连在适应低纬度高山生态环境过程中所具有的传粉生物学特征；（3）云黄连交配系统对低纬度高山生态环境的适应策略。通过本项目的研究，可探明云黄连对低纬高山生态环境的有性生殖适应策略，揭示低纬度高海拔条件下植物的有性生殖规律，对于探讨高山植物繁殖适应策略及生物多样性保护均具有重要意义。

高山恶劣的生态环境被认为是陆地生态系统中最为极端的生境之一。云黄连是典型的低纬度高山植物，在1月份开花，开花季节温度极低，云黄连却具有 94.74%的高结实率。本项目从云黄连在恶劣环境下获得高结实率现象入手开展以下内容研究：（1）云黄连繁育系统对低纬度高山生态环境的适应策略；（2）云黄连在适应低纬度高山生态环境过程中所具有的传粉生物学特征；（3）云黄连交配系统对低纬度高山生态环境的适应策略。通过本项目的实施，阐明了云黄连对低纬高山生态环境的有性生殖适应策略。在尚未开花时，云黄连以苞片包裹正在发育的花序，使其免受低温侵袭，开花后云黄连通过提高花朵内部温度来躲避低温伤害。云黄连在延长花期的同时通过减少花粉直径、提高花粉和柱头活力，延长柱头可授性时间来增加授粉几率。云黄连交配系统为异交型，自交亲和，需要虫媒传粉，具有较高孤雌生殖能力。云黄连通过异交提高其种群基因的多样性，从而提高物种对逆境的适应能力。同时，保持了自交亲和较高的孤雌生殖能力，以保证物种的延续。云黄连雌雄异位现象与雌雄异熟现象同时出现，其中雄蕊长花型以雄性功能为主，而雌蕊长花型以雌性功能为主。雌雄异熟、雌雄异位及雌雄异花倾向共同减少云黄连的自花传粉，促进其异花传粉，有效的提高不同个体间的传粉几率，有利于增加后代遗传多样性，从而增加了云黄连对恶劣环境的适应能力。通过提高花朵内部温度为小型昆虫覃蚊、蓟马和蚜虫提供躲避低温场所，昆虫在云黄连花朵内部躲避低温过程中爬过花朵柱头而完成为云黄连传粉。. 同时，通过转录组分析发现黄连异喹啉生物碱合成相关基因，获得大量SSR分子标记。获得云黄连种子及觅养枝繁殖技术，明确云黄连的最佳施肥方案。本项目实施，发表研究论文3篇，其中1篇为SCI论文。培养青年骨干教师2名，研究生2名。. 本项目的研究，揭示低纬度高海拔条件下植物的有性生殖规律，对于探讨高山植物繁殖适应策略及生物多样性保护均具有重要意义。