三种荒漠植物的膨大子房在种子发育与扩散中的作用

作     者：陈可为 

作者单位：新疆农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吉乃提汗·马木提;谭敦炎

授予年度：2023年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：荒漠环境 膨大子房 种子发育 微环境 扩散 适应意义 

摘      要：膨大子房综合征是被子植物在长期进化过程中产生的适应性结构特征之一。囊果苔草(Carex physodes ***.)、泡果沙拐枣(Calligonum junceum(Fisch.&***.)Litv.)和苦马豆(Sphaerophysa salsula(Pall.)DC.)是广泛分布于新疆北部荒漠中的多年生植物。三个物种的子房在传粉受精后迅速发育膨大,果实成熟时形成一个包裹种子、中空且充满气体的“气囊状结构,是典型的“膨大子房综合征物种。本文采用野外观测及室内控制相结合的方法,对三个物种的膨大子房在种子发育与扩散中的作用进行了研究。主要研究结果与结论如下:(1)在苦马豆果实发育过程中,子房大小及其颜色会发生显著变化。完整膨大子房内部的温度和相对湿度均显著高于刺穿子房壁及周围环境的;具有完整膨大子房的苦马豆果实的结籽率及其种子重量显著高于膨大子房被刺穿后果实内部的。三个物种的不同居群内均存在不同程度的果实及种子被啃食现象,且各居群内被啃食果实和种子数量之间均存在显著差异。在囊果苔草不同居群中,果实被啃食面积之间无显著差异;在泡果沙拐枣及苦马豆不同居群中,果实被啃食面积之间存在显著差异。三个物种的果皮和种子被啃食后其种子重量及萌发率均显著低于未被啃食果实的。表明膨大子房综合征可为种子的正常发育提供一个相对稳定的微环境,还能减轻种子被昆虫啃食的风险,也是一种面对昆虫啃食压力的一种保护对策。(2)在新疆北部荒漠的自然生境中,三个物种的扩散体一般于5-6月在风力及水力的作用下开始扩散。三个物种自然状态果实的扩散距离均显著远于压扁状态果实的。在室内静止空气和流动空气中,三个物种不同处理的扩散能力均表现为自然状态果实压扁状态果实种子。果实降落速度与果实重量、果实直径呈正相关;水平扩散距离与果实重量、果实直径、果实降落速度呈负相关;果实浮力指数与果实重量、果实直径和降落速度呈负相关,但与水平扩散距离呈正相关。室内静止水体和流动水体中,三个物种不同处理的漂浮能力均表现为自然状态果实压扁状态果实种子,该类物种具有的膨大子房有助于其果实或种子在荒漠生境中的扩散,使得其具有更大的扩散潜力,随风媒或水媒运动扩散到更广泛的新生境中。综上所述,在荒漠环境中,膨大子房综合征不仅可通过调节子房内部的温度及相对湿度及减轻种子被啃食的风险来保障种子的正常发育并提高植株的繁殖力;还可促进果实在风媒或水媒中的扩散距离,使其扩散到更远或更适宜的生境中,增加该类植物在适宜环境中建立新种群的机会,这些特征对于其在准噶尔荒漠中物种的延续和种群的扩大具有重要的生态适应意义。