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《兰州大学》 2010年
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青藏高原东部地区马先蒿属植物繁殖特征和种子萌发研究

张龙冲  
【摘要】:马先蒿属是北温带被子植物中的大属之一,其在狭窄的遗传基础上演化出如此丰富的物种,多样化的花冠形式以及专一的传粉者等特点已经吸引了许多研究者的关注。他们在该属植物的传粉生物学,传统系统分类,花部适应性进化等方面取得了很多研究成果,为进一步深入研究奠定了基础。但截止目前,在物种水平上,对该属植物具体环境下的繁殖生态学和种子萌发研究却很少见,尤其在青藏高原这一独特的区域内。 本研究以青藏高原东部地区为研究地点(甘南藏族自治州),着眼于以下几个问题:1.)马先蒿属植物种间的单花性分配与给予传粉者的报酬类型、海拔以及个体大小的关系;2.)该属植物的全株雌雄性繁殖成功率与花冠类型、海拔、生活史周期以及个体大小的关系;3.)该属两年生植物的繁殖性状是否会对其幼苗期所受的光照强度作出响应;4.)一些关键生态因子和生活史特征是否会对种间种子萌发变异产生影响。通过几年的研究,取得了一些初步成果,具体如下:1.)通过对该地区12个马先蒿物种26个种群种间单花性分配的研究分析,发现该属植物给予传粉者熊蜂的报酬类型对其单花性分配有显著影响,与花蜜花粉报酬并举型植物相比,纯花粉报酬类型植物的单花性分配明显偏雌。这和以前认为的纯花粉报酬型植物可能表现出偏雄倾向以补偿花粉散失,吸引传粉者这一猜想相悖,然而结合以前该属植物的传粉生物学研究和性分配理论,我们认为这一结果亦是合情合理的。海拔差异对该属植物的种间单花性分配差异也有显著影响而植株的个体大小则没有。 2.)全株雌雄性繁殖成功率(每株总花数和每株种子总重量)是测量植物适合度最直接的指标。通过对该地区12个马先蒿物种30个种群全株雌雄性繁殖成功率的研究分析,发现该属植物中属于较原始花冠类型的植物的这两个适合度指标并不比属于较进化花冠类型的低,这意味着以前所测量的较进化花冠类型物种花期的那些所谓“进化特征”在具体环境下未必真正起作用。虽然海拔差异对这两个繁殖性状没有直接的显著效应,但可以作用于植物个体大小来间接影响它们,这说明马先蒿植物能通过调整其个体大小与这两个繁殖性状的关系来适应环境梯度的变化。在本研究中,植物的生活史周期差别(一年生植物和多年生多次开花结果植物)和个体大小对这两个适合度指标影响最大,从权衡(Trade-off)理论的角度来看,这也是理所当然的。 3.)通过对两年生植物扭旋马先蒿苗期里的不同光照强度处理,我们发现这种差异对其以后大部分繁殖性状有显著影响,亦可以作用于个体大小间接影响植株总花数这一性状。据我们所知,这是第一次报道该现象。 4.)在对该地区马先蒿植物的种子萌发种间变异研究中,我们发现,温度和冷藏处理(干冷和湿冷)这两个外部因素并不会对该属植物的种子萌发能力造成影响。种子大小这一生活史特征和海拔差异也仅在特定条件下对其有显著效应。而生活史周期和种子贮放时间则对其作用力显著,我们认为这可能是该属植物的种子在此环境下进化出的风险平摊机制。 此外,我们对以前研究者公布的数据进行了再分析,发现基本花冠类型和雌蕊长度与一些基本性投资指标显著相关,而雌蕊长度在发育上与花冠管、喙的长度直接关联,这意味着马先蒿属植物多样化的花冠形式不仅仅导致了繁殖隔离,而且也直接作用于与适合度相关的性投资指标,从而丰富了马先蒿多样性花冠的适应意义。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:Q945

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