海拔及环境因子影响杜鹃属植物的表型特征和化学性状

作     者：姚仁秀 陈燕 吕晓琴 王江湖 杨付军 王晓月 Renxiu Yao;Yan Chen;Xiaoqin Lü;Jianghu Wang;Fujun Yang;Xiaoyue Wang

作者机构：贵州师范大学生命科学学院贵阳550025 贵州师范大学贵州省植物生理与发育调控重点实验室贵阳550025 贵州师范大学西南喀斯特山地生物多样性保护国家林业和草原局重点实验室贵阳550025 

出 版 物：《生物多样性》 (Biodiversity Science)

年 卷 期：2023年第31卷第2期

页      面：23-37页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金(31901208) 国家自然科学基金委员会贵州省人民政府喀斯特科学研究中心项目(U1812401) 贵州省科学技术基金(2019/1237) 

主　　题：杜鹃属 海拔 环境因子 表型特征的变异 次生代谢物的成分和含量 

摘      要：植物-环境间的长期相互作用驱动着植物表型及次生代谢物的变异。随着海拔梯度的变化,环境中的非生物因子会发生变化,但它们如何影响植物的表型以及次生代谢物的组成和含量,以及植物不同组织器官的次生代谢物是否存在差异,目前有关这方面的研究还较少。本文选取3个不同海拔中的柳条杜鹃(Rhododendron virgatum)和大白杜鹃(***)(大理苍山居群)及红棕杜鹃(***)(老君山居群)为研究对象,测定不同海拔的环境因子(温度、相对湿度和相对光照强度),测量和分析了不同海拔植物的表型性状,花蜜体积、糖浓度及花蜜中糖成分(HPLC分析方法),以及植株的茎、叶、花瓣、花粉、花蜜中次生代谢物组成及含量(UPLC-Qtof分析法)。结果表明:随着海拔升高,温度、相对湿度和相对光照强度降低,杜鹃的植株高度、花冠大小和花药体积显著减小,而枝条直径、雌蕊和雄蕊长度显著增大。3种杜鹃在海拔C的花蜜体积和糖浓度均显著高于海拔A和海拔B,海拔C中花蜜的蔗糖成分也显著增多。杜鹃属植物主要含黄酮类、甾体类、苯丙素类、萜类和生物碱类等次生代谢物,随着海拔的变化,这5类次生代谢物质的相对含量没有显著变异,但是它们两两之间存在显著的相关性。杜鹃属植物不同组织中次生代谢物的含量有明显差异,整体来说,花粉和花蜜中次生代谢物的种类和含量要显著低于其他组织。主成分分析结果显示,海拔A和海拔B中杜鹃的表型和化学特征比较相似,海拔C杜鹃的黄酮类物质组成和含量与海拔A和海拔B具有显著差异。本研究表明,随着海拔及其环境因子的变化,杜鹃属植物的表型特征和化学性状都存在一定程度的适应性变异,但表型特征的变异程度远大于次生代谢物的组成和相对含量。相对于植物内在的次生代谢物,环境因子的差异更容易影响植物的表型特征。