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基于繁殖生态学证据的异翅独尾草与粗柄独尾草生活史对策

作　者: 李静
导　师: 马淼
学　校: 石河子大学
专　业: 植物学
关键词: 类短命植物异翅独尾草粗柄独尾草繁殖生态学生活史对策雄蕊异时发育花粉/胚珠(P/O)比
分类号: Q948
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文对在新疆古尔班通古特沙漠中的两种同属、近缘、同域分布的类短命植物异翅独尾草(Eremurus anisopterus(Kar. et Kir)Regel)和粗柄独尾草(Eremurus inderiensis(M.Bieb)Regel)的繁殖生态学特性做了连续2年的观察研究,结果如下:异翅独尾草和粗柄独尾草都是两性花植物,隶属于百合科(Liliaceae)独尾草属(Eremurus)。异翅独尾草的花期从4月下旬至5月中旬,粗柄独尾草的花期从5月中旬至6月上旬,连续2年的观察结果显示两种独尾草的花期仅有1～2天的重叠,这可能是对沙漠中传粉者资源有限而造成传粉者竞争的适应性表现。异翅独尾草花被片粉红色,花被片基部有似“花蜜”的黄绿色斑点;开花时6枚花被片完全展开,6枚雄蕊均露出花被且依次开裂,花药金黄色。粗柄独尾草花被片绿紫色,花冠筒状,子房基部在花粉散布后期(6枚花药完全开裂)时有花蜜分泌;开花时6枚花被片不展开,6枚雄蕊依次露出花被且依次开裂,花药橘红色,待6枚花药完全枯萎时,柱头才伸出花被。两种独尾草单花花期一般为1d,而当遭遇最高温度不足20℃的阴雨天气时,单花花期可延长至2d;单花的开花时间一般为每天上午10:30到下午15:00,大约4～5h,单个花药的散粉时间约为40min,但其6枚花药的开裂与散粉具有明显的不同步性,显著地延长了单花的散粉时间,这是对干热多风的沙漠生境中传粉者不确定高度适应的结果。异翅独尾草和粗柄独尾草花粉借风传播的距离至少可达70m,但其中约60%花粉的散布距离集中在20m以内。昆虫是两种独尾草的重要传粉媒介:异翅独尾草的主要传粉昆虫隶属于蜜蜂科(Apidae),切叶蜂科(Megachilidae),隧蜂科(Halictidae),食蚜蝇科(Syrphidae)和麻蝇科(Sarcrophagidae);蜜蜂和食蚜蝇访花时,都是先飞落到花被片基部的黄绿色斑点处,然后沿着花被片的紫色脉纹进入到花内,黄绿色斑点是对花蜜的拟态,是异翅独尾草能量权衡及对高温多风沙环境高度适应的结果。粗柄独尾草的主要传粉昆虫隶属于蜜蜂科(Apidae),隧蜂科(Halictidae),食蚜蝇科(Syrphidae),蜂虻科(Bombyliidae)和剑虻科(Therevidae);昆虫访花时直接落在露出的橘红色花药上,因此虫体极易携带花粉。昆虫的访花行为最活跃的时间在10:30～13:30之间。一天当中单花的开放时间与沙漠中风速的日变化及传粉昆虫的活动习性之间呈现出显著的相关性。两种独尾草的花形态不同、吸引传粉者的诱物不同,从而造成传粉昆虫的种类也不尽相同,这可能是由于传粉者不足而导致生态位分化的结果。异翅独尾草和粗柄独尾草对父本功能(花粉数量、大小;花部诱物等)和母本功能(胚珠,柱头)投入的方式明显不同。这是两种同属同域分布植物对有限资源权衡利用的结果,从而保证两种植物在恶劣环境中能够维持正常的生存和繁衍。对两种独尾草授粉后不同时期柱头的扫描电镜及荧光显微观察结果显示,二者均在花粉散布后期(即6枚花药完全开裂)时柱头上才有花粉粒的落置,但没有花粉管的生长,说明两种独尾草花粉萌发滞后,这可能是两种独尾草为避免雌雄功能的干扰,对母本和父本资源充分利用的结果。异翅独尾草的花粉-胚珠比(P/O)等于6164,粗柄独尾草的花粉-胚珠比(P/O)等于20153,两者均为适合于异花传粉的类型。人工套袋试验结果表明两者自交均是可育的,不存在无融合生殖现象。对自交株与异交株产生的种子所做的发芽实验表明,自交产生的种子表现出发芽时间推迟、发芽率降低的趋势,这是自交衰退的表现。另外,两种独尾草均表现出自交形成的种子重量明显高于异交形成的种子,这说明两种独尾草的自交繁育机制有利于增加单粒种子的重量,提高了种子发芽及幼苗成活的潜力,这可能是独尾草对自交衰退机制的一种补偿,在保证物种的种群繁衍方面有重要意义。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-10
前言  10-11
第一章文献综述  11-15
  1.1 短命植物及独尾草研究概况  11
    1.1.1 短命植物研究概况  11
    1.1.2 独尾草研究概况  11
  1.2 植物繁殖生态学研究概况  11-14
    1.2.1 花部结构与传粉者的关系  12-13
    1.2.2 交配系统  13
    1.2.3 植物的繁殖对策  13-14
  1.3 两种独尾草亟待研究问题的思考  14-15
第二章研究地点及实验材料  15-17
  2.1 研究地点的自然条件  15
  2.2 实验材料  15-16
  2.3 主要研究内容  16-17
第三章两种独尾草的开花、传粉特性  17-26
  3.1 材料和方法  17-18
    3.1.1 材料  17
    3.1.2 方法  17-18
  3.2 结果与分析  18-24
    3.2.1 开花  18-20
    3.2.2 传粉  20-24
  3.3 讨论  24-26
    3.3.1 两种独尾草的花部特征与虫媒传粉  24
    3.3.2 两种独尾草对沙漠极端环境的高度适应  24-26
第四章两种独尾草父本功能与母本功能  26-35
  4.1 材料与方法  26-27
    4.1.1 材料  26
    4.1.2 方法  26-27
  4.2 结果与分析  27-33
    4.2.1 扫描电镜与解剖学方法观察蜜腺  27-29
    4.2.2 扫描电镜观察花粉结构  29-31
    4.2.3 扫描电镜观察柱头结构  31
    4.2.4 荧光显微镜观察授粉后花粉管生长情况  31-32
    4.2.5 单花花粉数、单花胚珠数及花粉活力比较  32-33
  4.3 讨论  33-35
    4.3.1 两种独尾草父本功能和母本功能的比较  33-34
    4.3.2 两种独尾草的雌雄异熟  34-35
第五章两种独尾草的繁殖方式  35-37
  5.1 材料与方法  35
    5.1.1 材料  35
    5.1.2 方法  35
  5.2 结果与分析  35-36
    5.2.1 套袋实验  35-36
    5.2.2 P/O（花粉/胚珠）比测定  36
  5.3 讨论  36-37
第六章两种独尾草的种子发育  37-39
  6.1 材料与方法  37
    6.1.1 材料  37
    6.1.2 方法  37
  6.2 结果与分析  37-38
    6.2.1 种子千粒重  38
    6.2.2 种子发芽时间及发芽率  38
  6.3 讨论  38-39
第七章结论与展望  39-42
  7.1 结论  39-41
    7.1.1 主要实验结果  39-40
    7.1.2 两种独尾草部分生活史性状的比较  40-41
  7.2 展望  41-42
参考文献  42-47
致谢  47-48
作者简介  48-49
石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表  49

基于繁殖生态学证据的异翅独尾草与粗柄独尾草生活史对策

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