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不同光环境对中国南方草地3种灌木表型可塑性的影响

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应用与环境生物学报 2014年第6期20卷 962-970页

作者：周海燕王金牛付秀琴向双王彦星高景吴彦中国科学院成都生物研究所成都610041 中国科学院山地生态恢复与生物资源利用重点实验室生态恢复与生物多样性保育四川省重点实验室成都610041 中国科学院大学北京100049 成都农业科技职业学院成都611130

为了解不同光环境下灌木的表型可塑性,在重庆云阳县天然的灌木林和灌草丛中,选择3种主要灌木巴柳(Salix etosia)、川莓(Rubus setchuenensis)和马桑绣球(Hydrangea aspera),研究两种光环境(林外和林内)下植物形态、生物量分配和表型可... 详细信息

为了解不同光环境下灌木的表型可塑性,在重庆云阳县天然的灌木林和灌草丛中,选择3种主要灌木巴柳(Salix etosia)、川莓(Rubus setchuenensis)和马桑绣球(Hydrangea aspera),研究两种光环境(林外和林内)下植物形态、生物量分配和表型可塑性的变化.结果表明:与林外高光环境相比,林内低光环境下,马桑绣球的株高、冠幅、冠面积、单叶面积、比叶面积、新枝和老枝生物量分配均表现出显著增大(P0.05);川莓则仅单叶面积、比叶面积、根生物量分配显著增大(P0.05).此外,马桑绣球和川莓的形态和整体可塑性显著高于巴柳(P可塑性在不同光环境下差异不显著(P>0.05).由此可见,异质光环境对不同灌木形态特征和生物量分配的影响存在物种特异性,马桑绣球和川莓在不同光环境下表现出更强的表型可塑性.

关键词：南方草地巴柳川莓马桑绣球光环境植物形态特征生物量分配表型可塑性

喜旱莲子草对同基因型邻体根系的表型可塑性:入侵地和原产地的比较

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生物多样性 2020年第6期28卷 651-657页

作者：于良瑞朱政财潘晓云复旦大学生物多样性与生态工程教育部重点实验室上海200438 西藏大学-复旦大学生物多样性与全球变化联合实验室拉萨850000 西藏大学生命科学系与生物多样性研究所拉萨850000 广州市增城区林业和园林科学研究所广州511300

植物对邻体根系的表型可塑性是指与无邻体对照相比,即使个体平均可获取土壤资源相同,在有邻体根系存在时植物也会改变根系生物量分配,并影响其他功能性状和适合度。表型可塑性进化假说(evolution of plasticity hypothesis)认为外来植... 详细信息

植物对邻体根系的表型可塑性是指与无邻体对照相比,即使个体平均可获取土壤资源相同,在有邻体根系存在时植物也会改变根系生物量分配,并影响其他功能性状和适合度。表型可塑性进化假说(evolution of plasticity hypothesis)认为外来植物在入侵地进化出了更强的表型可塑性。对该假说的验证多集中于外来植物对光照、水分、养分以及天敌等的可塑性进化,但对邻体根系的可塑性在入侵植物中是否发生进化尚未见报道。我们采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)入侵地(美国)和原产地(阿根廷)各5个基因型的适合度与功能性状对同基因型邻体根系的可塑性。结果表明:喜旱莲子草的根冠比(P=0.088)和比叶面积(P=0.007)对同基因型邻体根系的可塑性在入侵地和原产地基因型间存在差异:入侵地基因型在有邻体根系时根冠比和比叶面积增加,而原产地基因型则相反。但是,总生物量、贮藏根生物量、比茎长和分枝强度对邻体根系的可塑性在入侵地和原产地间没有显著差异。此外,与分隔邻体根系相比,同基因型邻体根系存在时总生物量(+9.9%)和贮藏根生物量(+13.9%)显著增加,比茎长(–9.5%)显著降低。最后,与原产地基因型相比,总体上入侵地基因型的总生物量(+62.0%)和贮藏根生物量(+58.9%)增加,比茎长(–28.5%)和分枝强度(–42.8%)降低。这些结果表明喜旱莲子草入侵地基因型与资源利用相关功能性状(如根冠比和比叶面积)对邻体根系的可塑性方向与原产地基因型相反;但适合度和株型相关性状(如比茎长和分枝强度)对同基因型邻体根系的可塑性与原产地没有差异。

关键词：邻体效应同基因型间互作表型可塑性植物入侵进化

不同生境下细叶鸢尾表型可塑性及生物量分配差异性

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生态学杂志 2014年第3期33卷 618-623页

作者：卓露管开云李文军段士民中国科学院干旱区生物地理与生物资源重点实验室中国科学院新疆生态与地理研究所乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

细叶鸢尾(Iris tenuifolia Pall.)为鸢尾科鸢尾属多年生草本,是干旱半干旱地区的野生观赏花卉之一。该植物在自然条件下萌发率极低,主要靠多年生根系进行繁殖。为了研究细叶鸢尾在异质性生境中的可塑性及其生态适应性,对3种不同生境(种... 详细信息

细叶鸢尾(Iris tenuifolia Pall.)为鸢尾科鸢尾属多年生草本,是干旱半干旱地区的野生观赏花卉之一。该植物在自然条件下萌发率极低,主要靠多年生根系进行繁殖。为了研究细叶鸢尾在异质性生境中的可塑性及其生态适应性,对3种不同生境(种群1:干旱严重;种群2:较干旱;种群3:相对湿润)中的细叶鸢尾自然分布种群的生物学特性,地上、地下生物量分配等进行比较。研究发现:3个不同生境的种群植株在外部形态上差异明显。种群1的根长与根冠比显著大于种群2和种群3,种群3的株高值较大;种群3地上生物量的比重显著大于种群1和种群2,但地下生物量与地上生物量分配呈反比。结果表明:细叶鸢尾植株具有较强的可塑性,在不同的环境条件下,通过外部形态结构和生物量的配比关系,能够形成有利于自身生长发育的适应对策。

关键词：细叶鸢尾表型可塑性生物量土壤水分光照伴生种

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披针叶茴香对变化光环境的表型可塑性

生态学报 2019年第6期39卷 1935-1944页

作者：成向荣邢文黎苑海静熊静虞木奎华东沿海防护林生态系统国家定位观测研究站中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州311400

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶... 详细信息

植物对变化光环境的表型可塑性大小影响其在林下生境中分布、生长和更新。为探讨披针叶茴香在不同光环境下的整体表型可塑性及其适应机制,采用遮荫试验模拟5种光照条件(100%、52%、33%、15%和6%相对光照强度),研究了不同光环境下披针叶茴香叶片形态、生理、解剖结构、根系形态以及生物量分配等的变化。结果表明:叶生物量在5种光照处理之间差异不显著,但叶面积和比叶面积均随光照强度减弱显著增加。遮荫处理增加了叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量,但叶绿素a/b比值随光照强度减弱而降低。遮荫降低了非结构性碳水化合物(淀粉和可溶性糖)和可溶性蛋白的含量,增加了叶片氮和磷含量,对叶片氮/磷比影响较小。在52%和33%相对光照处理下,叶片中硝酸盐含量最低,而在100%和6%相对光照处理下硝酸盐积累较多。根生物量、细根和粗根的长度、表面积以及比根长和比根表面积在5种光照处理之间均没有显著差异,根系氮含量在低光环境(15%和6%相对光照处理)中显著降低。随光照强度减弱,披针叶茴香采取保守生存策略,并没有增加叶生物量的分配,而是分配较多的生物量给枝条和树干,储存能量。综合来看,披针叶茴香具有较宽的光生态幅,在6%—100%光照强度下均能正常生长,遮荫有利于披针叶茴香地上和总生物量的积累,52%的相对光照条件下生长最佳。变化光环境下根系性状和整体结构的可塑性相对较低,叶片生理性状的可塑性在披针叶茴香适应光环境变化过程中发挥了主要作用。

关键词：披针叶茴香光环境表型可塑性生态适应

不同光照条件和土壤含水量对节节麦表型可塑性及化感作用的影响

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植物资源与环境学报 2019年第1期28卷 34-42页

作者：王宁袁美丽陈浩李真真河南科技大学林学院河南洛阳471023 洛阳市隋唐城遗址植物园河南洛阳471002

采用盆栽法,通过非遮光(全光照)和遮光(光照强度约为全光照的20%)以及控制土壤含水量(高、中、低含水量分别为田间最大持水量的75%～80%、55%～60%和45%～50%),研究了不同光照条件和土壤含水量对节节麦(Aegilops tauschii Coss.)幼苗表... 详细信息

采用盆栽法,通过非遮光(全光照)和遮光(光照强度约为全光照的20%)以及控制土壤含水量(高、中、低含水量分别为田间最大持水量的75%～80%、55%～60%和45%～50%),研究了不同光照条件和土壤含水量对节节麦(Aegilops tauschii Coss.)幼苗表型可塑性的影响;并采用生物测定法,比较了各处理组节节麦处理液的化感作用差异。结果表明:光照及土壤含水量的降低均可导致节节麦幼苗单株总干质量的降低,且遮光处理组幼苗根、茎和叶的干质量比以及根冠比、叶面积比、叶根比和比叶面积总体上高于非遮光处理组。其中,遮光-低含水量处理组幼苗单株总干质量最低,叶干质量比、叶面积比和叶根比最大;遮光-高含水量处理组幼苗根干质量比最大;遮光-中含水量处理组幼苗茎干质量比和比叶面积最大。各处理组间幼苗单株总干质量和各器官干质量比以及各形态指标的表型可塑性指数差异明显,以叶根比的表型可塑性指数最大(0.96),茎干质量比的表型可塑性指数最小(0.42)。生物测定结果表明:随各处理组节节麦处理液浓度(0、10、25和50 mg·mL^(-1))的升高,小白菜(Brassica rapa Linn.)种子发芽率呈逐渐下降的趋势,且在相同光照条件下,随土壤含水量降低种子发芽率升高;总体上,非遮光处理组的种子发芽率均低于遮光处理组。从化感效应指数(RI)看,总体上除了非遮光-高含水量和非遮光-中含水量处理组小白菜幼苗苗高的RI值为正值外,各处理组小白菜幼苗苗高、主根长和单株鲜质量的RI值均为负值。从综合化感效应(SE)看,各处理组的SE值均为负值,且在节节麦处理液浓度相同条件下,相同光照处理组的SE值整体上随土壤含水量的降低而逐渐减小,相同土壤含水量处理组的SE值整体上也随光照的降低而逐渐减小;总体上,遮光处理组的SE值的绝对值大于非遮光处理组。综合分析结果表明:光照对节节麦生长和化感效应的影响作用较土壤含水量更大。在光照和水分胁迫条件下,节节麦幼苗减少了自身对化感物质的投入,并表现出较高的表型可塑性,且主要通过调节与叶片形态相关的指标适应生境条件变化。

关键词：节节麦遮光土壤含水量生物量分配表型可塑性化感作用

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紫外辐射对菹草成株表型可塑性及石芽的影响

生态学报 2015年第18期35卷 5984-5991页

作者：王锦旗刘燕薛艳郑有飞吴芳芳南京信息工程大学应用气象学院南京210044 江苏省环境演变与生态建设重点实验室南京210023 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044 南京信息工程大学大气物理学院南京210044

菹草衰亡的原因一直是水体生态修复的研究热点,已有的研究认为强光照是促进菹草衰亡的关键因素,强光照中对动植物有害波段主要为UV-B波段,为此分别将菹草成株置于50、100、150、200μW/cm2剂量的UV-B辐射下,每日持续辐射6h(9:00—15:00)... 详细信息

菹草衰亡的原因一直是水体生态修复的研究热点,已有的研究认为强光照是促进菹草衰亡的关键因素,强光照中对动植物有害波段主要为UV-B波段,为此分别将菹草成株置于50、100、150、200μW/cm2剂量的UV-B辐射下,每日持续辐射6h(9:00—15:00),对照组接受的UV-B剂量为0,仅接受UV-A和光合有效辐射,监测菹草生长、形态状况、石芽形成及萌发等指标。结果表明,高剂量UV-B辐射能促进菹草成株的衰亡进程,即使暴露在低剂量UV-B辐射条件下,植株仍然衰亡;植株株高、节间距、叶面积、单株鲜重都受到UV-B辐射的抑制,且随UV-B辐射剂量增加,各项指标明显下降;UV-B辐射对菹草成株形成的石芽数量无显著影响,但形成的石芽随辐射剂量增加变态率增高,长度增加,宽度减少,石芽重量减轻,下一个生长季萌发率降低,萌发出二苗的比率降低,萌发苗各项生长指标随辐射剂量增加逐渐降低。因此,春末夏初UV-B辐射增强可能是导致菹草大批衰亡的重要原因。

关键词： UV-B辐射表型可塑性株高叶面积石芽

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湿地克隆植物根茎对变境适应的表型可塑性

湿地科学 2007年第4期5卷 305-310页

作者：邹元春吕宪国姜明中国科学院东北地理与农业生态研究所

根茎是植物显著变异的地下茎,对于研究湿地克隆植物的结构功能、生长繁殖、入侵生态与进化生态等具有重要价值。根茎适应水文情势和基质养分的变化,并在本地竞争与向外入侵中表现出了显著的可塑性且具有种间差异。对于特定物种而言,根... 详细信息

根茎是植物显著变异的地下茎,对于研究湿地克隆植物的结构功能、生长繁殖、入侵生态与进化生态等具有重要价值。根茎适应水文情势和基质养分的变化,并在本地竞争与向外入侵中表现出了显著的可塑性且具有种间差异。对于特定物种而言,根茎的内在特质反映了其所处的环境特征,而根茎生长的可塑性则显示出适应周围环境短期变化的能力。根茎与微生境之间的相互关系体现了生物与环境之间在构件尺度的协同演化过程。迄今为止的研究涵盖了根茎的生理生态诸方面,但根茎对于植物的结构、功能、生长与繁殖之间密切联系所承担的适应性角色还缺乏深入理解。在综述目前对湿地克隆植物根茎表形可塑性研究的基础上,探讨了根茎在湿地植物研究中亟待加强的特殊地位及其作为可塑性研究的模式构件的潜力,并提出了未来研究的若干方向。

关键词：湿地植物根茎表型可塑性

生态因子及其交互作用对拟南芥(Arabidopsis thaliana)表型可塑性的影响

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生态学报 2008年第5期28卷 1949-1958页

作者：雷妮娅米湘成陈勇王旭航李俊清北京林业大学森林培育省部共建重点实验室北京100083 中国科学院植物科学研究所北京100093 中国林木种子公司北京100029

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)两种基因型(ws-0和col-0)材料,采用复因子混合水平正交试验设计开展盆栽实验,研究了土壤盐分、土壤水分、光照强度、去叶处理等生态因子及其交互作用对受试植株18个表型特征的影响。结果表明生态因子对... 详细信息

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)两种基因型(ws-0和col-0)材料,采用复因子混合水平正交试验设计开展盆栽实验,研究了土壤盐分、土壤水分、光照强度、去叶处理等生态因子及其交互作用对受试植株18个表型特征的影响。结果表明生态因子对植物表型可塑性的影响是有针对性的:土壤水分主要影响植物体构件数目;土壤盐分主要影响生物量、角果数及种籽总数等直接反映植株适合度的表型特征;光照条件则主要影响植物的物候表型特征。植物体表型可塑性的方向随水分梯度的变化而发生改变。生态因子交互作用对植物表型可塑性的影响效果不是各因子独立作用的简单加和:对某个表型特征都有显著影响的两个生态因子其交互作用对该特征可能没有影响;反之,受两个生态因子交互作用影响显著的表型特征也可能不受它们的独立影响。在对生态因子交互作用作出响应时,col-0的9个特征表现出可塑性,而ws-0仅有4个表型是可塑的;同一基因型内彼此相关的表型特征在可塑性上也具一致性。抽苔时莲座叶数与角果平均籽粒数不受任何生态因子及其交互作用的影响,这两个表型作为数量特征而未表现出可塑性。

关键词：拟南芥(Arabidopsis thaliana) 表型可塑性生态因子交互作用

不同光照和水分条件下鬼针草属入侵种与本地种生长、光合特征及表型可塑性的比较

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生物多样性 2017年第12期25卷 1257-1266页

作者：潘玉梅唐赛春韦春强李象钦广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西植物功能物质研究与利用重点实验室广西桂林541006

为探讨鬼针草属(Bidens)入侵种的入侵性,利用同质园种植实验比较了该属入侵种三叶鬼针草(Bidens pilosa)和大狼耙草(***)与本地种金盏银盘(***)和狼耙草(***)在光照与水分交互作用下的形态、生长、生物量分配、光合特征及其表型可塑性... 详细信息

为探讨鬼针草属(Bidens)入侵种的入侵性,利用同质园种植实验比较了该属入侵种三叶鬼针草(Bidens pilosa)和大狼耙草(***)与本地种金盏银盘(***)和狼耙草(***)在光照与水分交互作用下的形态、生长、生物量分配、光合特征及其表型可塑性的差异。结果表明:入侵种的株高和生物量在低光低水条件下与本地种相似,在有利的光照和水分条件(高光高水)下显著高于本地种,相对生长速率在高光条件下均高于本地种。入侵种在高光处理下增加了对地下部分的资源投入,在低光处理下增加了对叶的投入,且低光低水条件下比叶面积显著高于本地种。这些特性可能提高了入侵种对资源的捕获和利用能力,使其既能耐受不利的环境,又能在有利的条件下表现最大化。入侵种和本地种的形态、生长和光合生理等参数对水分变化的可塑性指数均较小,对光照变化的可塑性指数均较大。入侵种的多数变量对光照响应的可塑性指数大于本地种,较大的表型可塑性可能促进其成功入侵。另外,入侵种和本地种的光合生理参数无显著差异。相对于光合特征,形态、生长、生物量分配和表型可塑性等可能对鬼针草属入侵种的入侵性更为重要。

关键词：鬼针草属入侵种本地种生长特征光合特征表型可塑性