金线莲具有无性繁殖和有性繁殖两种繁殖方式,但其繁殖各阶段的特性限制了其种群的自然更新。自然条件下,金线莲生长缓慢,幼苗存活率低,加之人为无节制地釆挖及对生境的过度破坏,致使种群规模急剧收缩,濒临灭绝。
一、结实率低
金线莲自然结实率极低,需要借助风、昆虫、人工等外力才能进行异花授粉,而气候条件、自然灾害等不可抗力因素,都会影响传粉活动,从而直接或者间接地影响金线莲繁殖效率。因此其自然授粉结实率低于人工自花授粉,更远远低于人工同株异花授粉和人工异株异花授粉。人工异花授粉可在一定程度上提高金线莲的结实率,但总体上仍处于一个较低的水平,究其原因,主要是因为金线莲花粉和柱头的活力期均较短。相关研究发现,金线莲花粉在散粉当天就具活力,并随雄蕊的发育不断上升,花后第3天活力最强,随后迅速大幅度下降。其柱头于开花当天就具可授性,第4天最强,随后逐渐降低。故釆集花后第3天的花粉对花后第4天的柱头进行人工异株异花授粉处理可视为理想的授粉方式,可以提高结实率。
二、种子败育现象严重
在野生状态下,种子自然繁殖率低。金线莲开花授粉后2~3个月种子形态发育才基本成熟,种子细小,种胚形态结构不健全,种子的萌发必须与菌根真菌共生,将种子胚细胞中的淀粉转化为糖,才能萌芽生长。观察发现,金线莲共生苗底部茎端细胞中菌丝周围存在较多被分解的淀粉粒及溶解酶,这一现象说明共生菌株初期利用了植株的碳源物质,但最终被溶解酶消解并被释放到细胞内,为植株提供营养。金线莲授粉后55天种子达到生理成熟状态,此时种子的萌发率最高;授粉后75天种子趋于形态成熟,种子的萌发率次之;授粉后115天的种子过度成熟,萌发率降低。这一现象产生的原因可能是金线莲种子在形态成熟后,其种皮细胞会随时间的增加而增厚,并积累萌发抑制物质,导致种子启动萌发时间推迟,同时,致使其球形胚吸水膨大的张力降低,阻碍根状突起物刺破种皮,所以种子萌发率逐渐下降。另外,本课题组研究发现,金线莲种子在受精后的球形胚时期,存在胚败育现象,导致金线莲存在严重的生殖障碍。这一现象的产生可能与其自身基因条件、激素含量异常及环境胁迫等因素有关,但具体的胚败育机制尚不明确,有待进一步研究。
三、幼苗死亡率高
由于金线莲种胚形态结构的不健全性,其种子有较强的休眠性,种子腐烂、动物取食等极大地降低了金线莲种子的成苗率。而在随后的生长过程中,它又将经历层层的环境筛作用,最终只有极少数能够长成繁殖个体。金线莲在进化上处于较原始的地位,种群处于群落的最底层。而且,由于其植株矮小,根系不发达,根状茎脆弱,叶面积小,光合强度低,生长缓慢等自身生物学特性,金线莲种群对群落生态资源的利用率很低,种间竞争激烈,处于被支配地位。另外,金线莲对生长环境要求极高,其正常生长发育所需光照度只有正常日光量的1/3左右,光照过强或过弱、温度过高或过低均会严重影响其生长,适宜生存于水湿条件优越且植被覆盖良好的生态环境。金线莲种群地理分布区域狭窄,呈现狭域分布或岛状分布。近年来,其分布区均出现了明显的大幅度收缩。
四、人为因素
随着人类活动加强,如森林过度砍伐、过度开荒等植被破坏行为,金线莲生境破碎化愈演愈烈,生物多样性丧失不断加剧,栖息地的片段化使种群随之被分割,种群生存力降低,最终导致种群规模收缩。近年来,金线莲所处生境的承载能力不断下降,环境配置由原生生境向次生生境、脆弱生境、严酷生境方向发展。另外,人类滥釆滥挖也是导致金线莲野生资源濒危的重要原因。
随着金线莲在医药、保健、美容及饮用品等诸多领域的广泛应用,国内外市场对金线莲需求量不断上升,市场缺口逐年加大,仅韩国、日本年均需求量就在1000吨以上,且70%依赖进口。在利益的驱使之下,人类对之无节制地、掠夺性地釆挖,致使野生资源急剧减少,对金线莲种群的自然更新和遗传多样性的维持已造成严重影响。