雅鲁藏布江中下游地区中亚狼尾草(Pennisetum centrasiaticum)种质资源表型多样性及其与环境因子的关联研究

《Scientific Reports》:Phenotypic diversity of Pennisetum centrasiaticum germplasms in the upper and middle reaches of the Yarlung Zangbo river

【字体: 时间:2025年05月18日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究中亚狼尾草(P. centrasiaticum)表型多样性及影响生长的气候因子,研究人员对雅鲁藏布江中下游 26 个群落开展表型与环境变量分析。发现其种质表型丰富,海拔和降水影响显著,为西藏草种保护与生态修复提供科学依据。

  在青藏高原的广袤土地上,雅鲁藏布江宛如一条银色巨龙蜿蜒而过。这片高海拔区域生态环境脆弱,近年来,受人类活动与气候变化双重冲击,西藏自治区退化草地面积逐年扩大,严重威胁生态平衡与当地畜牧业发展。如何在这片 “世界屋脊” 上找到一种兼具饲用价值与生态修复能力的本土草种,成为破解草畜矛盾、遏制生态恶化的关键命题。基于此,宜宾学院、青海大学等国内研究机构的科研团队将目光聚焦于广泛分布于雅鲁藏布江中下游的中亚狼尾草(Pennisetum centrasiaticum),试图揭开其适应高原环境的奥秘,为退化草地治理提供新方案。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上,为高原生态保护与可持续发展注入了新的科学力量。
研究人员选取雅鲁藏布江中下游 26 个中亚狼尾草群落作为研究对象,在 2020 年 8-9 月植物开花至灌浆期采集样本。研究采用了多种技术方法:通过设置 50 cm×50 cm 样方记录群落覆盖度、地上干物质重量等指标;选取代表性植株测量株高(PH)、茎直径(SD)、地上节间数(NAGI)等 12 项表型性状;利用手持 GPS 记录采样点经纬度与海拔,并通过 IWMI 在线平台获取降水、年均温(AT)等气候数据;运用 SPSS 软件进行方差分析、相关性分析和主成分分析,借助 R 语言的 Boruta 包评估环境因子重要性。

不同采样点表型特征分析


研究覆盖的采样点海拔跨度大,最低为米林县 2883 米,最高为岗巴县 4567 米。表型数据显示,低海拔地区(如米林县)的植株具有更高的株高(121.88 cm)、茎直径(0.32 cm)和干重(17.53 g),而高海拔地区(如定日县)的植株株高仅 39.30 cm,干重显著降低。各表型性状变异系数较大,反映出中亚狼尾草种质资源丰富的遗传多样性。

表型性状与气候因子的相关性


相关性分析表明,降水与株高(r=0.51)、地上节间数(r=0.72)、穗长(EL,r=0.54)等呈显著正相关,说明充足降水可促进生物量积累。年均温与株高(r=0.65)、茎直径(r=0.50)等正相关,而海拔与多数生长性状呈负相关,如株高(r=-0.68)、穗宽(EW,r=-0.78),但与最后节间比(RLI,r=0.57)正相关,显示高海拔环境下植株可能通过调整节间分配适应胁迫。

不同海拔梯度的聚类分析


基于海拔将样本分为低(3008.67 m)、中(3824.75 m)、高(4419.29 m)三组。低海拔组株高、干重等显著高于高海拔组,而 RLI 随海拔升高显著增加。主成分分析将 12 项表型性状归纳为 3 个主成分,累计贡献率达 81.13%,分别代表基本生长特征、叶部性状和穗部重量,揭示了表型变异的主要维度。

研究表明,雅鲁藏布江流域中亚狼尾草种质存在显著表型多样性,海拔和降水是驱动表型变异的关键环境因子。降水通过促进生物量积累影响株高、穗部发育等性状,而高海拔地区的低温、短生长季则导致植株矮化、节间分配改变。主成分分析进一步证实了表型变异的多维度特征,为种质资源评价提供了综合指标。

该研究不仅揭示了中亚狼尾草适应高原环境的表型响应机制,还为其在生态修复中的应用提供了实证依据。作为青藏高原本土草种,中亚狼尾草具有耐贫瘠、抗逆性强的特点,其种质资源可用于退化草地植被重建,缓解土壤侵蚀问题,同时为高寒牧区提供优质饲草来源。研究结果对青藏高原生物多样性保护、生态安全屏障建设及畜牧业可持续发展具有重要意义,为本土草种在极端环境下的开发利用开辟了新路径。

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