以4个单叶蔷薇种群为研究对象,对年龄结构与动态、空间分布类型、结实能力3个方面进行分析,评价生存状况,探讨单叶蔷薇致危机理.结果表明:单叶蔷薇种群第Ⅰ、Ⅵ～Ⅷ龄级个体数量较少,中间龄级个体数量较多,总体呈"中间高、两侧低"的不规则金字塔型分布.虽然4个单叶蔷薇种群整体上为增长型,但易受外部环境干扰(Vpi′＞0,Pmax＞0),死亡率(qx)和消失率(K.)均在第Ⅴ龄级时达到最大值,植株数量锐减;期望寿命(ex)随龄级增加呈递减趋势,且均在第Ⅷ龄级时出现最小值,说明在此阶段植株活力最低.时间序列分析表明,未来4个单叶蔷薇种群的第Ⅰ～Ⅳ龄级个体数量缺乏,第Ⅴ～Ⅷ龄级将占主导地位,单叶蔷薇种群在未来会趋于老龄化.种群空间分布主要为聚集类型,4个种群的聚集强度大小排布为P4＞P3＞P1＞P2.P3、P4种群植株结实能力优于P1、P2种群.百果重与株高、冠幅,种子总数量与冠幅、百果重之间呈显著正相关.

NAC转录因子在植物胁迫应答中起关键作用,单叶蔷薇(Rosa persica)主要分布于我国新疆,研究其耐旱能力对治理荒漠地区生态问题具有重要意义.对单叶蔷薇NAC基因家族进行全基因组鉴定,分析基因家族特征和表达模式,利用RT-qPCR验证NAC基因在干旱胁迫下的表达情况.NAC基因家族的基因特征变化较大,而基因结构和基序相对保守.启动子分析表明RbeNAC在调节激素合成和适应环境胁迫方面具有重要作用.基于转录组数据分析发现RbeNAC基因的表达表现出组织特异性和对干旱胁迫的响应.实时荧光定量PCR(RT-qPCR)结果表明,7 个基因(RbeATAF、RbeSOG1、RbeNAC17、RbeNAC71、RbeNAC72、RbeNAC90 和RbeNAC96)在根和叶中积极响应干旱胁迫.本研究鉴定了单叶蔷薇NAC基因,初步探究了不同基因可能发挥的功能,获得了 7 个响应干旱胁迫的候选基因,为后续开展单叶蔷薇抗逆性育种提供参考依据.

基于搜集到的45个单叶蔷薇地理分布坐标和29个环境因子数据,利用GIS和MaxEnt软件分析单叶蔷薇在中国新疆的潜在适宜区,探究环境因子与单叶蔷薇分布之间的关系,确定主要影响因子及其阈值,为单叶蔷薇种群资源保护和修复提供科学依据.结果表明:(1)最干月份降水量、年平均降雨量、最冷季节平均温度是影响现代单叶蔷薇适宜区分布的主要影响因子,利于单叶蔷薇生长的上述相关阈值依次为5.56～10.90 mm、169.62～258.75 mm、-12.48～-9.86℃.(2)29个环境因子影响下的现代单叶蔷薇的适宜区总面积达19.85×104 km2,占新疆总面积的11.96％,主要集中于80°13'～91°6'E,42°33'～48°23'N之间,高度适宜区仅0.63×104 km2,主要分布在乌鲁木齐、阜康、昌吉、呼图壁、玛纳斯、石河子、沙湾、乌苏以及塔城地区.(3)未来气候模拟下,除2021-2040年SSPs126、SSPs245、SSPs585情景中的高度适宜区和2041-2060年SSPs126的中度适宜区面积略有扩增外,其他情景下单叶蔷薇潜在适宜区均呈现明显的缩减趋势;2041-2060年SSPs126情景下分布中心向东南移动,2021-2040年SSPs585情景下分布中心基本保持不变,其他情景下分布中心均出现向高纬度迁移的趋势.(4)加入人类足迹数据后的现代单叶蔷薇适宜区显著减少,人类足迹因子贡献率高达63.2％,表明人类活动对单叶蔷薇适宜区有显著的消极影响.

地下水是影响西北地区植被分布、生长和群落演替的重要因子,通过人工装置模拟30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)、70 cm(D70)5个潜水梯度,从生长发育、根系形态、拓扑结构与分形维数以及表型可塑性四个方面来分析不同潜水埋深对单叶蔷薇幼苗的影响,力求揭示单叶蔷薇幼苗对不同水分环境的适应性策略,这将对今后开展单叶蔷薇植被恢复和保育工作具有重要价值.研究结果表明:(1)单叶蔷薇幼苗可通过增加扎根深度、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质和根系干物质来应对不同潜水埋深带来的干旱胁迫,D50、D60、D70和CK处理下的幼苗还可以通过提高根冠比来适应更长久的干旱环境.(2)不同潜水埋深处理下,单叶蔷薇幼苗根系的拓扑指数基本保持在0.8-0.9之间,说明该根系属于典型的人字形分支模式,受环境影响较小.其中,短而细的密集细根(0-2 mm)构成了单叶蔷薇幼苗根系的主体.从资源分配的角度来看,该种拓扑结构相对简单、内部竞争较小、碳消耗少,有利于根系扩大土壤资源获取效率,从而保障植株生长发育的物质供需平衡,这是单叶蔷薇对环境胁迫的适应性策略.(3)适度的干旱,如50-70 cm的潜水埋深,可以促进单叶蔷薇幼苗扎根深度;而在较浅的潜水埋深(30-40 cm)环境中,单叶蔷薇幼苗能快速解除干旱,转向地上器官的生长发育,同时它通过降低垂直根系长度、增加分支和根尖数量来获取更多氧气和适应水分充足的新环境,到第75天时生长旺盛,在株高、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质、根系干物质、根组织密度和分形维数10个指标上与CK组具有显著差异,说明单叶蔷薇幼苗对水分充足和严重干旱的极端环境均有较好的适应能力,表型可塑性强.