检索结果-南通市图书馆

作者：童玲北京林业大学

学位级别：硕士

全球生物多样性正面临着严重危机,保护生物多样性刻不容缓。高海拔地区受人为干扰小,生物多样性相对较高。然而,北温带地区早春时节高山区域环境寒冷多变,开花植物种类少,且常常面临各种生物或非生物胁迫。因此,早春开花植物的繁殖策略... 详细信息

全球生物多样性正面临着严重危机,保护生物多样性刻不容缓。高海拔地区受人为干扰小,生物多样性相对较高。然而,北温带地区早春时节高山区域环境寒冷多变,开花植物种类少,且常常面临各种生物或非生物胁迫。因此,早春开花植物的繁殖策略研究对阐明植物适应早春环境的机制、保护生物多样性具有重要的科学意义。早春短命植物的存在能及时弥补初春时期的生态位空缺,促进生态系统的恢复。贝母属物种多数是早春开花短命植物,具有重要的药用和观赏价值,资源利用历史悠久。轮叶贝母是国家二级重点保护野生植物,也是北京市一级重点保护野生植物。然而,轮叶贝母繁育系统特点不清,不利于对其种质资源的保护与利用。本论文以北京密云地区两个种群为对象,采用野外调查和室内的控制性实验,开展轮叶贝母的花部特征、传粉系统、交配系统及种子生物学特性等研究,以期揭示该物种的繁育特性及对早春环境的生态适应策略,并为贝母属的保护与可持续性利用提供基础数据。主要结果如下:(1)轮叶贝母开花动态可分为7个阶段,共持续13-15天,整个种群的开花动态可持续约30天。柱头可授性较高的阶段与其花粉活力的高峰期有较好的重合,是花雌雄器官保障繁殖成功的有效策略。开花期间具有明显的雌雄异位和雌雄异熟的花部特征,花药及雄蕊的分化现象是造成雌雄蕊空间位置差异的主要原因,柱头在花药开裂前已经成熟,雌性功能提前于花粉释放,这两种特征在时空上减少了雌雄性功能的互扰,降低自交几率。(2)野外观测到两种熊蜂属(Bombus spp.)昆虫和蜘蛛的访花行为说明轮叶贝母具有泛化的传粉系统。虽然其具有典型的虫媒花特征,但是在早春低温的环境条件下,极低的昆虫访花频次严重降低了异花授粉的几率,推测轮叶贝母的传粉系统可能从动物异花传粉向自花传粉方向进化。(3)轮叶贝母繁育系统研究表明,其花粉-胚珠比(P/O)为3261±688,显示轮叶贝母为专性异交;杂交指数(OCI)为4,表示其繁育系统为部分自交亲和,存在异交,需要传粉者;人工授粉套袋实验坐果率从大到小排序为:人工去雄异花授粉(89.66%)>自然状态(87.32%)>人工自花授粉套纸袋(86.96%)>不去雄套网袋(67.50%)>去雄套纸袋(36.84%),去雄套纸袋坐果率最低,表明轮叶贝母有较高的异交亲和性和自交水平,需要一定的传粉者,存在无融合生殖现象。轮叶贝母展现的多种有性生殖和无性生殖特性是对不可预测的早春环境的适应,自交与异交的权衡都是为了保证繁殖成功。(4)轮叶贝母种子长度为(4.59±0.48)mm,宽度为(3.55±0.32)mm,种子厚度为(0.33±0.02)mm,千粒重为1.94 g,生活力为(86.76±6.67)%,含水量(10.29±0.28)%。种子种皮薄,细胞结构简单,保护功能缺失。种子吸水特性显示不存在种皮透气透水性阻碍,说明种子难以萌发的原因与机械束缚无关,而是因为种子本身具有的休眠特性极强。蒴果成熟后采收的轮叶贝母种子并不具备成熟的线性胚,低温贮藏4个月后胚率仅为(19.79±4.62)%,表明种子存在形态后熟。萌发抑制物的生物测定实验显示轮叶贝母的种子中存在萌发抑制物质,且抑制物质很有可能分布于种胚中。种子随着浸泡时间的延长,抑制作用呈现先减弱后增强的变化,这可能与水浸液中抑制物浓度的低促进高抑制有关,36h左右的浸泡时间有较好的降低抑制作用的效果。结合贝母属种子共同的休眠特性,我们初步判断轮叶贝母种子属于形态和生理双重休眠的类型,需经过形态后熟和生理后熟才能进入萌发阶段,这种复杂的休眠类型减少了土壤低温带来的死亡风险,可能是对低温环境的一种繁殖适应策略。综上:早春开花植物轮叶贝母花部特征的多样性(如雄蕊分化、雌雄异熟和雌雄异熟)、泛化的传粉系统和复杂的生殖系统,十分独特的无融合生殖特性,加之具有复杂休眠类型的种子,共同构成了轮叶贝母复杂多样的繁育系统。在早春恶劣的环境中,轮叶贝母展示了早春短命植物的繁育及生态适应策略,深化了对早春短命植物适应性进化机制的理解和认识,也为其保护、管理提供了科学的指导。

关键词：早春短命植物轮叶贝母繁殖生物学种子生物学适应策略

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