热带海草海菖蒲的花粉扩散和空间遗传结构研究

The seagrasses is the unique group of flowering plants that have adapted to exist in the sea, having remarkable position in plant evolution. Although seagrass meadows play a key role in ecosystem services by providing high productivity, the distribution areas have been declining sharply resulting from increased human pressures. Therefore, it is urgent to strengthen the research and protection for the seagrasses. The information on population genetic structure is very useful for the population restoration. In this study, we will select the dioecious Enhalus acoroides as the object to demonstrate 1) the flowering phenology of E. acoroides 2) the pollen dispersal of E. acoroides 3) How clonal growth affect the fine scale spatial genetic structure of E. acoroides? The answers to those subjects are very important for the future restoration and protection of seagrasses, but also will give a helpful insight into the maintenance mechanism of genetic diversity in seagrass group.

海草是海洋中唯一的被子植物类群，在植物进化中占据重要地位和研究价值，同时海草床具有极高的生态系统服务功能。但由于受到人类活动干扰，海草床分布面积急剧锐减，加强对海草的研究、保护和恢复迫在眉睫。种群遗传结构可为生物多样性保护和生态恢复提供重要信息和依据。本项目拟以雌雄异株的热带海草海菖蒲为研究对象，通过物候观察揭示其开花结实规律；采用父本分析探究其花粉扩散距离和来源；利用空间自相关分析阐明克隆生长对空间遗传结构的影响。本项目将有助于认识海草遗传多样性的维持机制，揭示海草的繁殖策略，为海草床的恢复和保护提供理论支持和科学依据。

海草是海洋中唯一的单子叶沉水植物类群，具有重要的生态系统服务功能。但由于受到人类活动干扰，海草床分布面积急剧锐减，加强对海草的研究、保护和恢复迫在眉睫。目前关于海草的繁殖策略仍有很大争议，普遍认为海草主要通过克隆繁殖进行种群扩张，而有性繁殖（种子或花粉扩撒）的贡献较小。本项目拟以雌雄异株的热带海草海菖蒲为研究对象，通过物候观察揭示其开花结实规律；采用父本分析探究其花粉扩散距离和来源；利用空间自相关分析阐明克隆繁殖和有性繁殖对空间遗传结构的相对贡献。通过以上研究有助于认识海草遗传多样性的维持机制，揭示海草的繁殖策略，为海草床的恢复和保护提供理论支持和科学依据。主要研究结果: 1）通过1年的连续观察，首次探清了我国海菖蒲种群的开花结实规律，该物种全年开花，开花高峰期为6-8月，性比偏雄；2）采用分子遗传学方法对海菖蒲进行基因分型，发现海菖蒲的克隆较少，76%的克隆只有1个分株；3）通过空间自相关分析发现，克隆生长在2米范围内会影响海菖蒲的空间遗传结构；有性繁殖的扩散方差（10.822）远远大于克隆繁殖的扩散方差（0.138），说明有性繁殖对于海菖蒲种群的扩张作用大于克隆繁殖的贡献，这一研究结果为海菖蒲的未来采用有性繁殖的产物种子法进行生态恢复提供了理论支持。