目[6～25 ] 、多倍性[15～19 ] 、B 染色体[20～25 ]以及生境资 阳植物的染色体数目多样性为 2. 8752 ,喜阴植物则
料[26 ] ,进行统计分析 。
为2. 5417 ,经 t 检验 ,二者的差异不显著 。喜光植
1. 1 染色体变异程度由下式确定 。 V = N c/ N s
物染色体数目的变异程度则小于喜阴植物 。但喜
(1) 3 国家自然科学基金项目 (39770134) 资助.
式中 , V 为染色体变异程度 ; N c 为细胞型数 (它表 示与该种的标准染色体组有定量 ( 染色体数) 或定
生物系黎云祥副教授提供染色体数目资料 ,景望春老师提出了 宝贵意见 ,谨此致谢 !
饰 ,使得同种植物出现了不同的细胞型 ,甚至产生 倍性的变异 。 2. 1. 1 染色体数目与光照的关系 收集了 112 种
Байду номын сангаас
1 研究方法
生长于阴坡 、阴湿或荫蔽环境和 67 种生长于阳坡 、 喜光植物的染色体数目 ,二者的染色体数目多样
根 据 收 集 到 的 大 量 有 关 植 物 染 色 体 数 性 、变异程度以及最高频率值均不相同 (表 1) 。喜
旱环境中生活的植物 (表 1) 。湿润环境中 ,染色体
数目多样性为 3. 0782 ,其中频率最高的是 2n = 24 ,
占喜湿植物的 12. 90 % ;而干燥 、干旱环境中 ,染色
体数目多样性为 3. 1151 ,其中 2n = 16 为最高分布
频率 ,占干旱植物总数的 10. 00 %。干旱环境中生
染色体是基因的载体 ,基因决定生物的性状 , 一定的性状则适应特定的环境 。染色体对生物繁
衍后代 ,延续种族起着重要的作用 。虽然在一定的 生境中 ,植物的染色体是恒定的 ,但是大尺度的生 境异质性往往导致染色体水平的变异 ,从而增加了
以测量
s
H = - ∑(log2 Pi) ( Pi) i=1
长的植物由于长期受到干旱的胁迫 ,导致染色体数
目的变异程度较大 ,使之更能适应恶劣的环境 ,说
明植物能在染色体水平上适应生态环境 。
表 1 各种生境 、生活型植物染色体变异程度和多样性 Tab. 1 Chromosome multiformit y and variation extent in
生态学杂志 2001 ,20 (5) :8 - 11
Chinese Journal of Ecology
植物染色体数目及其变异与生境关系初探 3
王 琼 苏智先 宋会兴 汤泽生
(四川师范学院生物多样性研究中心 ,南充 637002)
each life form and habitat
项目
物种 细胞型 染色体 染色体多 (最高频率) 数 种数 变异程度 样性 ( H′) 2n 比例 ( %)
生活型 乔木 233 255 灌木 82 93 草本 623 764 藤本 89 104
光照 阴 112 122 阳 67 70
水分 湿润 211 248 干旱 35 50
土壤 酸性 15 15 碱性 14 14
1. 2263 1. 0944 1. 1341 1. 1685 1. 0893 1. 0448 1. 1754 1. 4706 1. 0000 1. 0000
2. 7503 2. 9012 3. 1417 2. 5310 2. 8069 2. 8752 3. 0782 3. 1151 3. 1280 2. 1873
Key words :plant ,chromosome number ,polyploidy ,B chromosome ,ecological factor ,correlative analysis. 中图分类号 :Q948. 11 文献标识码 :A 文章编号 :100024890 (2001) 0520008204
作者简介 :王琼 ,女 ,23 岁 ,硕士。主要从事生物多样性的研究。
性(染色体结构) 差异的这个种的任何变种 ( 种 族) ) [33 ] ; N s 为物种数 。
苏智先 ,男 ,44 岁 ,教授 ,博士生导师 。现任世界自然与自然资 源保护联盟 ( IUCN) 专家组成员 。专业及主要研究方向 :生态学 、生 殖生态学 ,生物多样性及其保护 。获国家及省部级科技进步奖 3 项 ,
①多倍体与异常环境 。异常环境是多倍体产 生的原因之一 。多倍体植物大都出现于干旱或潮 湿的生境 。统计的 196 种多倍体 , 其中生长于林 下 、潮湿和阴湿环境的 80 种 ,占总数的 40. 81 % ,生 长于干旱干燥环境的 20 种 ,占总数的 10. 20 % ,其 余 96 种生活于草坡 、荒地 、耕地 、山谷 (不能确定干 与湿) 。 ②多倍体与海拔 。海拔高度对多倍体的产生 频率也有影响 。多倍体比它们的二倍体祖先具有 更强的适应性 ,它们能占据二倍体尚未占有或不能 占有的空间 。张谷曼于 1987 年研究芋 ( Colocasia esculenta Schott) 的多倍性与海拔高度的关系时发 现 :随着海拔高度升高 ,2x 芋所占比例减少 ,而 3x 芋在总面积中所占比例上升[18 ] 。猕猴桃属 ( A c2 ti ni da) 植物中华猕猴桃 ( A . chi nensis Planch) (二 倍体) 分布在海拔较低的东部 ,而美味猕猴桃 ( A . deliciosa) ( 六倍体) 则分布于海拔较高的西部地 区[29 ] 。另外 ,不同种属多倍体植物集中分布的海 拔梯度并不一致 ,例如禾本科鹅观草属 ( Roegneri2 a) 、仲彬草属 ( Kengyilia) 10 种植物大多数分布在 青海 、甘肃 、西藏 、川西和新疆等高海拔地区[16 ,17 ] 。 这除了与它们的生长习性有关外 ,还与它们适应高 原气候 、土壤环境有关 。 21212 多倍体与植物生长习性 生长习性是影响 多倍体频率的内在因素之一。196 种多倍体植物
The Relationship bet ween Chromosome Number and its Variation in the Plants and Habitats. Wang Qiong ,Su Zhixian , Song Huixing , Tang Zesheng ( Research Center of B iodiversity , S ichuan Teachers’College , N anchong 637002) . Chi nese Jou rnal of Ecology ,2001 ,20( 5) :8 - 11. Based on t he data collected on chromosome number of 1027 species and ecological environment of plants ,t he relationships between environmental factors and t he changing rules of chromosome number ,polyploidy ,B chromosome were discussed. The results showed t hat under different light ,moisture content and soil conditions ,t he chromosome number of plant is different in multiformity ,variation extent and t he highest frequency. The frequency of polyploid is relative to habitats and growing habits. The plant wit h B chromosome is often distributed over t he subtropics and humid environment .
2 结果与分析
2. 1 植物染色体数目和生境 共收集 1027 种植物的染色体数目 , 隶属 96
科 ,400 属 。染色体数目变化范围 2n = 10 ～ 180 。 在一定的生态环境中 ,植物的染色体数目往往是恒 定的 ,但是染色体的结构和数目常为生态环境所修
初步探讨了植物染色体数目多样性 、多倍体及 B 染 色体的变化规律与生境的关系 ,旨在为保护生物学 提供理论依据 。
式中 , H 为染色体数目多样性 ; s 为细胞型数 ; Pi 为 样品中第 i 种细胞型的个体比例 。
物种的遗传多样性 。由于一个物种的稳定性和进
化潜力依赖其遗传多样性 ,因此保护遗传多样性成 为生物多样性保护的最终目的[1 ] 。近年来 ,由于分 子生态学的兴起 ,目前遗传多样性研究多集中于同 工酶遗传多样性 、蛋白质多样性 、DNA 序列多样性 和基因位点多样性的研究[2～8 ,34～36 ] ,而细胞水平 的遗传多样性与生境的关系研究较少[37 ,38 ] 。本文
24 23. 92 28 11. 83 16 14. 07 40 30. 77 24 13. 93 24 12. 86 24 12. 90 16 10. 00 24 66. 67 30 28. 67
2. 1. 3 植物染色体数目和土壤酸碱性的关系 收 集了 15 种生长于酸性土壤和 14 种碱性土壤环境 的植物染色体数目用于染色体数目和土壤酸碱性 的关系分析 (表 1) 。表 1 表明 ,酸性土壤生长的植 物染色体数目多样性为 0. 9882 ;而碱性环境中生长 的植物则为 1. 9085 。两种土壤中生活的植物未见 染色体数目变异的情况发生 。喜酸植物染色体数 目 2n = 24 的频率最高 ,占 15 种的 66. 67 % ;相反 , 2n = 30 为嫌钙植物的最高频度 ,占嫌钙植物的 28. 67 %。两种环境生长的植物染色体数目平均值 ,经 t 检验无显著差异 (酸性 : 28. 0000 ±6. 6762 ;碱性 : 27. 2857 ±6. 3054) 。可见 ,土壤酸 、碱性除对植物 染色体数目多样性影响较大外 ,对其他三个指标影 响甚微 。 2. 1. 4 染色体数目与生活型 从收集到的资料 看 ,乔木 、灌木 、草本和藤本植物分别为 233 ,82 ,623 和 89 种 。染色体数目多样性因生活型而异 ,其中