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生物多样性 2018年第5期26卷 498-509页

作者：吉乃提汗.马木提成小军谭敦炎新疆农业大学草业与环境科学学院新疆草地资源与生态重点实验室及西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室乌鲁木齐830052 吉首大学生物资源与环境科学学院湖南吉首416000

异喙菊(Heteracia szovitsii)是分布于新疆北部荒漠、具短寿命花和多态果实的菊科一年生短命植物。本文对该物种的开花式样和花部特征以及繁育系统与昆虫传粉特性进行了研究,以期明确其头状花序中小花的形态差异及其与多态果实间的关系... 详细信息

异喙菊(Heteracia szovitsii)是分布于新疆北部荒漠、具短寿命花和多态果实的菊科一年生短命植物。本文对该物种的开花式样和花部特征以及繁育系统与昆虫传粉特性进行了研究,以期明确其头状花序中小花的形态差异及其与多态果实间的关系、揭示其在短的花寿命内的繁殖特性。结果表明:该物种头状花序中发育成多态果实的3类小花在数量、冠毛的有无以及舌片长/宽、子房宽、花柱裂片长和子房喙长之间均存在不同程度的差异,且3类小花冠毛的有无以及子房宽和喙长与多态果实的形态一致,说明多态果实的数量与形态在小花发育过程中就已完成分化。花序中的小花每天集中在上午开放,使花序在功能上犹如一朵花,可快速增大花展示和对传粉者的吸引,以使异交在开花后短时间内完成;3类小花的自花花粉均可在花柱裂片上萌发并长出花粉管,说明该物种自交亲和。3类小花不去雄套袋后均能结实,且自然授粉后的结实率显著高于不去雄套袋的,说明该物种能自主自花授粉,且异花授粉促进了结实。3类小花通过雄性先熟以及次级花粉呈现中的泵/刷机制,将花粉呈现在花柱上部和未展开的柱头裂片外侧刷状毛上以及裂片顶端,延长了花粉呈现(雄性阶段)持续的时间,减少了花内雌雄功能间的干扰,有利于传粉者异花传粉,提高了雄/雌性适合度;同时,柱头裂片展开时可将自花花粉落置到裂片上,以完成自主自花授粉。主要传粉者六显甜花蜂(Halictus sexnotatulus)的访花时间与花序开放时间、花粉活力最高期和柱头最佳授粉期高度吻合,有利于雄性阶段花粉的输出以及雌性阶段柱头接受花粉,保障授粉在开花后短时间内快速有效地完成以及异交成功。在新疆北部荒漠的春季环境中,具短寿命花的异喙菊既可在低温多风导致传粉者不足或活动受限时,通过快速自主自花授粉及自交亲和机制来提供繁殖保障,也可在传粉者活动正常时,通过集中开花、雄性先熟及次级花粉呈现等机制来快速完成异交,提高雌/雄性及后代的适合度。

关键词： Heteracia szovitsii 异形小花短寿命花自主自花授粉次级花粉呈现传粉

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春季开花植物黑环罂粟的繁殖保障与异交机制研究

春季开花植物黑环罂粟的繁殖保障与异交机制研究

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作者：杨亭新疆农业大学

学位级别：硕士

植物繁殖保障与异交的进化适应是植物繁殖与进化生态学领域的重要研究内容之一。黑环罂粟(Papaver pavoninum Fisch.)是广泛分布于新疆荒漠草原带且春季开花的一年生野生花卉。该物种仅进行有性繁殖,花两性,无花蜜,鲜红色且气味浓郁,单... 详细信息

植物繁殖保障与异交的进化适应是植物繁殖与进化生态学领域的重要研究内容之一。黑环罂粟(Papaver pavoninum Fisch.)是广泛分布于新疆荒漠草原带且春季开花的一年生野生花卉。该物种仅进行有性繁殖,花两性,无花蜜,鲜红色且气味浓郁,单花寿命较短,虫媒传粉。本文通过野外观测和室内实验,对黑环罂粟的开花式样、繁育系统和传粉特性等进行了研究,以期揭示该物种在新疆荒漠草原春季环境中的繁殖保障与异交机制。研究结果不仅可为全面揭示新疆春季开花植物对荒漠极端环境的适应机制积累理论资料,还可为春季野生花卉的保育和开发利用提供理论依据。主要结果如下:(1)该物种单花寿命仅6.25±0.24h,意味着传粉必须集中在开花后较短时间完成才能保障有性繁殖成功。散粉前每花中61.39%的雄蕊花药高于或等高于柱头,说明该物种具有自主自花传粉的能力;花药在开花前2h左右开始散粉,开花时花中约20.06%的花粉已散粉,且柱头表面已有花粉落置,说明该物种能闭花授粉;不同温度处理下的花粉活力持续时间不存在显著差异,说明环境温度对花粉活力无影响;不去雄套袋和去雄后人工自花授粉均能结籽,说明该物种自交亲和且能通过自主自花授粉来进行繁殖保障;异花授粉的结籽率显著高于自花授粉的,说明异交能提高结籽率;不授粉及花各部的移除与低温等因素可延长单花寿命,授粉及高温可缩短单花寿命。(2)每株每日仅开一朵花,意味着该物种的有性繁殖只能通过自花授粉和异株异花授粉来实现,避免了同株异花授粉,减少了自交的机会;居群中所有植株每天都集中在05:00-13:00完成开花,可在较短的花寿命里通过集中开花来增加群体的花展示,以吸引传粉者促进异株异花传粉;鲜红色、黑色和桃红色相间的花瓣颜色可增大对传粉者的吸引;花各部均有气味,主要成分为苯乙醛、反-己烯醛和1-十九碳烯,且开花时的相对含量高,在花中表现为:雄蕊>花瓣>雌蕊,说明雄蕊对传粉者的吸引最大,有利于吸引传粉者进行异花传粉;主要传粉者意大利蜜蜂Apis mellifera的访花高峰出现在开花后1h左右,可使异花传粉集中在开花后短时间内进行,以促进异交。在新疆荒漠草原的春季环境中,花寿命较短的黑环罂粟既可在因低温和多风所导致的传粉者不足或活动受限的天气里,通过闭花授粉等机制来快速进行繁殖保障,也可在晴朗且传粉者活动正常的天气里,通过群体每日集中开花、每株每日仅开一朵花、较大的花与复杂艳丽的花色以及开花时浓郁的花气味等来快速吸引传粉者,以促使异交在较短的花寿命里完成。

关键词：黑环罂粟短寿命花花部综合征传粉特性繁殖保障异交机制

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