1、短命植物抱茎独行菜的生殖对策分析新疆农业大学 2003,26(3):3739JournalofXinjiangAgriculturaIUniversity文章编号:10078614(2003)03 003703短命植物抱茎独行菜的生殖对策分析魏岩,周桂玲,谭敦炎(新疆农业大学林学院,乌鲁木齐 830052)摘要:对十字花科短命植物抱茎独行菜的生长节律, 开花结实特性进行观测,并计算其生殖配置.抱茎独行菜的整个生活史为 60d 左右,生殖时问早,持续时间相对较长,占整个生活史的 3/4.生殖配置为 50.36%,高于一次结实的草本植物的生殖投入.高的生殖投入与荒漠环境及短的生长周期有关.关键词:
2、抱茎独行菜;结实特性;生殖对策中图分类号:Q949.748.303 文献标识码:AReproductiveStrategiesonEphemeralPlantofLepidiumperfoliatumWeiYan,ZhouGuiling,TanDunyan(CollegeofForestrySciences,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi,830052)Abstract:ThegrowthregularandfloralexpressionandfruitificationofephemeralplantofLepidiumperfoliaturnL
3、.wereobserved,andreproductiveassignwascalculated.Theirlifehistoryis60days.Reproductiveageisyounger,andreproductiveperiodislonger.Ittakesthreefourthsoflifecircle.Reproductiveassignis50.36%.itShigherthanthatofmonocarpicherbaceousplants.Highreproductiveinvestmentarecorrelatedwithdesertenvironmentandsho
4、rtlifehistory.Keywords:LepidiumperfoliatumL.;fruitificationcharacter;reproductivestrategies短命植物是在干旱地区,植物利用早春雨水和融化的雪水提供的土壤湿度和一定的温度而生长发育,并在夏季干热季节来临之前迅速完成生活史的植物类群.短命植物是一类逃避干旱的中生植物,在我国集中分布在新疆北部准噶尔盆地的周缘,为春雨型早春短命植物.它包括一年生短命植物和多年生类短命植物两大类.新疆的一年生短命植物以十字花科植物种类最多.对其研究主要集中在其物候,生物生态学特性,解剖学特征及区系等方面 J,对其结实特性及生殖对策
5、尚未见有报道 .本文对十字花科短命植物抱茎独行菜(LepidiumperfoliatumL.)的生长节律,结实特性,生殖配置进行分析,为揭示其生活史和繁殖特性,探讨其在荒漠胁迫条件下的适应机理,进一步研究荒漠生态系统演化提供理论依据.1 材料与方法以分布于乌鲁木齐附近荒漠上的抱茎独行菜为材料,于 2002 年分别选取 20 株有代表性的植株,观察开花物候,统计株高,分枝方式,分枝级数,开花数目,结果数目及花果的空间配置;在营养期,蕾期,花期,果期,将其根,茎,叶,花,果实分开,在 69烘箱中烘 24h,凉至室温后,称重,计算其生殖配置.生殖配置(reproductiveassign)用 RA
6、表示.RA=繁殖器官生物量/植株总生物量,生殖分配动态图按各物候时期植株各构件生物量占总生物量比例的变化绘制.收稿日期:2003 一 O7 一 O4基金项目:f4 技部重大项目前期研究专项基金资助!新疆农业大学 2003 年2 结果与分析2.1 抱茎独行栗为生理型异形叶从种子萌发到抽茎现蕾前,只有呈羽状分裂的基生叶;待茎抽出,发育出互生的茎生叶.茎生叶自下而上由羽状分裂叶渐次变成抱茎的全缘叶.随着茎生叶的发育,基生叶依次枯黄,到盛花期(5 月 11 日), 基生叶全部枯死.2.2 物候节律快,生殖年龄小抱茎独行菜为一年生草本植物,4 月 1-5 日种子萌发出土,长出莲座状基生叶,4 月15 日
7、茎抽出,茎生叶互生,茎的顶端即有花蕾,4 月 18 日第一朵花开放,一朵花的开放时间为 12d,5月 916 日达到盛花期.从 4 月 20 日第一个幼果出现,到 5 月 23 日茎顶仍有 12 朵花开放,此时为盛果期,6 月初全株枯死,这时花基本上发育为果实.从物侯可以看出抱茎独行菜从种子萌发到死亡,整个生活史为 60d 左右,纯营养生长为 15d,之后,营养生长和生殖生长并存;生殖时间早,持续时间相对较长 ,占整个生活史的 3/4.繁殖时间是由遗传决定的,以适应不同的环境压力【,如有较大的死亡危险,推迟种子产生就可能导致繁殖的彻底失败.很不稳定的环境适应于尽可能快的产生种子的植物.抱茎独行
8、菜为中生植物 C2?引,从种子萌发到植株的枯落,整个过程依存于干旱区春天较浅层的地表水分供应,当气温逐渐升高,蒸发加强,维持其生存的水分逐渐减少,植物也随之枯衰转变为新一代种子形态潜藏于荒漠,表现出其生活过程对地表水的极度依赖】.2.3 生长特性从图 1 可以看出,抱茎独行菜从抽茎现蕾到盛花期,生物量增加不明显,基生叶的营养转化为茎,茎生叶及花蕾.盛花期(5 月11 日)之后是抱茎独行菜的高生长时期,此时气温回升较快,冰雪已融化,土壤中可利用水分充足,日照时间长,可满足植物高光效生产的需要,同时,较大的昼夜温差有利于光合产物的积累.因此,盛花期之后是短命植物高速生长的时期,也是迅速形成大量果实
9、的时期.2.4 花果的空间结构和数量植物体各种构件的空间布局总是以经济合理有效为原则.抱茎独行菜以主茎为主轴,上有 36 个一级分枝,再形成 2 级分枝,形成圆锥花序.抱茎独行菜第一花高 4.5cm,集花区高 18cm,第一果高 9.2cm,最高果高 22cm.抱茎独行菜的花序是总状花序,茎顶一直有花蕾形成.夏季来临,植株枯死时,茎顶仍有干枯的花蕾.一株高 1530cm 的抱茎独行菜有花 4001000 朵.每株形成短角果 400700 个,一个短角果内平均有 2 粒种子,一个高约 22cm 的植株可结 8001400粒的种子.种粒小,直径约 1mm.2.5 生殖分配bD嘲图 1 抱茎独行菜总
10、生物的动态变化Fig.1DynamicofbiomassofL 印柑 iHmperfoliatumL.在自然界一次结实的草本植物,它的生殖部分一般占其净同化能量的 20%40%,多次结实植物则占每年净同化能量的 20%以下【9】.对 20 株抱茎独行菜所有构件逐一测量记录,得到了各构件在不同时期的生物量.图 2 中可看到抱茎独行菜的根,茎,叶,花,果,花序轴所占生物量比例与生长时间的关系.抱茎独行菜从 20d 开始开花结实,即开始生殖投入.之后,生殖投入迅速增加,到果熟期生殖分配的投入达到高峰,约为 50.36%,高于一次结实的草本植物的生殖投入.在荒漠地带,低温和干旱对植物营养体的生存具有强
11、大的压迫,营养生长只能局限于短促的生长季,于是塑造出短命和小型草本,一次结实,大量产生种子,来适应这种严酷的生境 u 引.,第 3 期魏岩,等:短命植物抱茎独行菜的生殖对策分析 39抱茎独行菜的结实力高,可以提供大量有遗传差异的个体,为下一代获得成功提供较多的机会.抱茎独行菜的株高为 1425cm,在营养末期根长 610cm,小于株高; 之后植物进入营养生长与生殖生长并存时期,根在长度上再没有增加,根的生物量增加较缓.与张立运推测短命植物的根系浅藏的观点一致【2】.从图 2 可以看出,抱茎独行菜根的配置在整个生殖期变化不大,说明抱茎独行菜根的配置达 l0%左右时,将营养主要投入到地上部分.短命
12、植物将机体的有限物质,更多地为生殖服务而非用于形态建造,有助于缩短生长期,迅速完成发育,生殖,以最短生长时间结出下一代种子.这是适应荒漠中随时有可能出现干旱威胁,维持种的生存繁衍的重要方式.翻蕊j 擘 8团果序轴口果曰花四茎生叶日基生叶衄茎口根圈 2 抱至独行粟的生殖分配Fig.2RAofLepidiumperfoUatumL.3 小结抱茎独行菜为短命植物,整个生活史为 60d 左右.物候节律快,生殖年龄小,持续时间长;生殖净投入高.抱茎独行菜种群在生殖上的投入的基本规律是:抱茎独行菜的生殖净投入高,使其在短的生长时期尽可能多的产生成熟的种子,丰富其土壤种子库,为下一代获得成功提供较多的机会.
13、营养生长时间短,为有性生殖积累基本能量;生殖时间早,在幼态下进行生殖 ,营养生长和生殖生长同时进行,持续时间相对较长,将有助于在干旱气候过早降临时能够保存种群,在较湿润环境即可以迅速扩大群体.避免了夏季干旱高温来临,植物尚未结实而导致种群灭绝.参考文献:1毛祖美,张佃民 .新疆北部早春短命植物区系纲要J.干旱区研究,1994,11(3):I-262张立运.新疆的短命植物J.植物杂志,2002,1:4-6.345)67891O111213潘伟斌,黄培佑.四种短命植物若干生物生态学特性的研究J.植物生态,1995,19(1):8591.庄重,田允温.短命植物抱茎独行菜的形态学研究J.八一农学院,1
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