泡沙参复合体的物种生物学研究

泡沙参复合体属沙参属组，原有6个种，从东北连续分布到西南，本研究从辽宁、内蒙古、河北、河南、山西、陕西、甘肃和四川等9个省、市、自治区，采集了22个居群（包括复合体原有的6个种）及筒花组的对照种(A.stcnanthina)一个居群．通过野外和移栽后的对比观测，播种栽培，染色体观察，杂交试验和子代测定，同工酶电泳，并结合多变量统计分析，对复合体从不同水平和角度进行了研究． 1．本复合体多年生，实生苗当年只长基生叶，第二年才抽茎开花，个体花朵很多，因而花期很长（可达2个月）．野生个体的结实量很大，种子萌发率接近100%．雌雄异熟，以异花授粉为主．自交（同株异花授粉）亲和，但结实量和萌发率均有所下降．等位酶估测的平均异交率(t)为0.77．末发现无融合生殖现象．全部居群的染色体均为2n= 34．末发现倍性和基数的变化． 2．同一个体的野生及栽培观测表明，根、茎、花序分枝等都是环境可塑性很高的性状，而叶片形态、花萼裂片长则有明显的发育可塑性，茎叶被毛、花部、果实和种子性状的可塑性较小. 3．针对在以往复合体类群划分中起鉴别作用的叶型、叶缘锯齿、茎叶被毛等几个性状，进行了大量的子代测定、杂交试验和天然居群的分析，结果表明，叶型、叶缘锯齿数目和大小、茎叶被毛等都是相关性很强的一组性状，但它们在天然居群中连续变化，是受多基因决定的数量性状．根据这些性状所划分的几个“种”，不过是连续变异的极端个体，极端个体（“种”）的自由授粉子代会分离出各种性状状态的个体，包括变异另一极端（另一个“种”）的个体，极端个体间的杂交进一步证实了这些数量性状的变异．据此，并结合地理分布，将A.bockiana和A.polydentata归并在A.potaninii之中：将A.biformifolia归并在A.wawreana之中．并证明A.wawreanavar. lanceifolia并不存在． 4．对20个居群34个形态性状的统计学和主成分分析表明，不同性状的系统学意义不一样，具有较大分类价值的性状是那些可塑性低、群内变异小的花部、果实、种子和部分营养性状.根据性状变异式样的分析和20个居群二套性状的聚类结果，可将复合体分为两个区别明显的类群．其中A.lobophylla形态十分独特，仅分布在四川西北部．另一个广布类群，在一些性状上体现出由西南(原A.potaninii)至东北(原A.wawreana)的地理变异式样，但性状在山西、陕西一带有过渡，是两个分化不充分的类群． 5．对复合体内8个居群及对照种居群的杂交试验表明，根据形态性状分析所归并的三个“种”与复合体其它类群间没有任何育性障碍，证实了归并的合理性。与此同时，发现根据形态变异式样所划分出的两个分化明显的类群(A.lobophylla与A.wawrcana和A.potaninii)间有很大的生殖隔离，不仅杂交结实量很低，杂交种子萌发率均小于10%．说明它们之间的亲缘关系较远，而A.lobophylla与筒花组的A.stenauthina间却有很高的杂交亲和性，平均结实量为53，与同种居群内的结实量相当;杂交种子萌发率达65%左右．只稍低于两个种各自居群内杂交的种子萌发率．因此，根据形态学，生境特点和杂交试验，建议将A.lobophylla放在远离本复合体的筒花组内． 6．采用控制杂交等方法确定了8个酶系统共10个等位酶位点的遗传基础．采用等位酶分析技术对复合体14个居群及一个对照种居群进行了测定．结果表明，本复合体植物的遗传变异水平很高，多态位点百分率(P)为79.2．等位基因平均数(A)为2.35，平均期望杂合度(He)为0.284．居群处于中等分化程度.总的等位酶变异中，有31%来自于居群间(FST=0.311)．而其余69%左右存在于居群内．相比之下，四川西北的特有种A.lobophylla遗传变异水平稍低(P=70.0，A＝2.0，He=0.211)，尤其是居群中的杂合体比例明显偏离理论期望比例，异交率估计值(t)为0.535. 7．本复合体丰富的遗传变异和高度的环境可塑性使其适应性强，分布范围广．物种形成的方式基本上是地理式的，南部居群和北部居群是两个分化不完全的地理宗，并仍处在强烈的分化之中．对本复合体、A.lobophylla和对照种A.stenanthina形态学、杂交及等位酶分析表明，沙参属起源较晚、进化速度较快.推测在其起源早期，历了一段快速的适应性辐射阶段，随后则以地理式物种形成过程为主，逐渐发展为当今这样一个中等大小的属． 8．通过上述各方面的研究，最后将本复合体原有的6种l变种归并为两个种，即A.potaninii Korsh.和A.lobophylla Hong．后者实际上不属于本复合体，而是另一个组－－筒花组的成员;而前者包含两个亚种：ssp.potaninii和ssp.wawreana Ge et Hong．