紫茎泽兰入侵过程中的种子风传播与现实基因流研究

种子传播过程对认识植物种群的更新、格局、遗传结构、入侵定居等具有重要科学意义。该领域一直以研究动物传播为主，非生物因素传播的相关研究相对较少，种子长距离风传播更是其中的薄弱环节。本项目以危害严重的世界性恶性杂草紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)为研究对象，通过野外观测、风洞实验、模型模拟和分子遗传标记相结合的综合研究，分析种子风传播的适应特征、种子风传播距离和现实基因流强度，明确影响紫茎泽兰风传播入侵的关键环境因子及其入侵速率，揭示紫茎泽兰入侵过程中种子长距离风传播的机制，认识种子长距离风传播产生的基因流对入侵植物种群空间遗传结构的调控作用，及其对种群适应的生态遗传效应。通过上述研究，试图探索植物风传播入侵的内在生物学机理，为入侵植物的入侵风险预测和综合防治提供科学依据。

种子传播影响植物种群的更新、格局、遗传结构和入侵定居。紫茎泽兰(Ageratina adenophora)是一种危害严重的世界性恶性杂草，其入侵趋势和生态危害性日趋严峻。紫茎泽兰的种子适于风传播，种子传播是紫茎泽兰自然入侵的主要途径。本项目结合野外观测实验、室内实验、模型模拟、分子遗传标记的种群空间遗传结构和亲本分析，对紫茎泽兰种子风传播适应特征、种子风传播机制、基因流开展生态学研究。.主要结果：①弃耕地的种子雨密度与距最近种源地的距离和风向有关，弃耕地上的种群定居过程具有跳跃式的特征。森林树种、火烧、群落小生境影响紫茎泽兰的种子传播，人工林林下和林缘的种子雨格局与植株密度、高度等相关，林缘6m处种子雨密度最大，27m处降至最低。②紫茎泽兰种子形态多样，其沉降速度为41.8±11.0cm/s，实测种子水平传播距离要比模型预测距离短。紫茎泽兰种子的风传播能力强于常见本地风传杂草。③海拔和生境影响紫茎泽兰种子的形态特征和传播能力，种子风传播能力与种子萌发能力之间存在一定的权衡关系。④1~6m/s风速下模拟紫茎泽兰种子的传播核，传播核中心距源地小于1.00m，种子最远传播距离为0.50~5.25m，核心处的种子传播概率为20%~95%，飞达远距离的种子传播概率小于5%。⑤无性繁殖、河谷景观和道路廊道共同影响着紫茎泽兰种群的空间遗传结构。⑥紫茎泽兰以无融合生殖为主，通过母株和其种子子代的基因型比较检测基因流强度，77.76%的种子子代与母株基因型相同，8.59%的子代与同种群其他个体有遗传联系，11.18%种子子代基因型来自邻域种群，2.47%的种子遗传来源不清楚。社区发现可成为探讨基因流的一种新方法。.研究成果对认识草本植物风传播现象和过程、了解入侵植物入侵过程中现实基因流强度和格局、种子风传播与种群遗传多样性的关系具有重要的科学意义，也将进一步明确紫茎泽兰风传入侵机制、扩散速率和关键环境因子，为入侵风险预测、管理和入侵防治提供科学依据。.