沙冬青屬植物繁殖生物學(xué)研究.pdf

1、沙冬青屬(Ammopiptanthus)是古老的第三紀(jì)殘遺種，是亞洲中部荒漠地區(qū)特有的常綠闊葉灌木，為我國(guó)重點(diǎn)保護(hù)植物。該屬僅有2種，即蒙古沙冬青和新疆沙冬青。本論文以新疆吐魯番沙漠植物園以及烏恰縣新疆沙冬青自然分布區(qū)為研究地點(diǎn)，對(duì)遷地保護(hù)條件下兩種沙冬青以及不同生境下新疆沙冬青的性系統(tǒng)、開花物候、繁育系統(tǒng)、傳粉生態(tài)學(xué)和結(jié)實(shí)結(jié)籽特性進(jìn)行了比較研究，并首次對(duì)遷地保護(hù)條件下新疆沙冬青性系統(tǒng)的變異進(jìn)行了詳細(xì)觀察與分析。主要結(jié)論如下：

2、1、花器官發(fā)生：在自然生境及遷地保護(hù)條件下，蒙古沙冬青均為兩性花，而新疆沙冬青在自然條件下為兩性花，在吐魯番沙漠植物園中表現(xiàn)為雄全同株。從花器官發(fā)生看，新疆沙冬青的兩性花是按花萼、花瓣、外輪雄蕊和心皮、內(nèi)輪雄蕊的順序發(fā)生；花萼的發(fā)生順序無方向性；兩輪雄蕊的發(fā)生時(shí)間部分重疊，且對(duì)萼雄蕊比對(duì)瓣雄蕊發(fā)生得早，是輪列雄蕊群普遍和原始的發(fā)生類型。雄花并不是其兩性花在發(fā)育過程中雌蕊的敗育形成的，而是在花芽分化時(shí)就沒有雌蕊原基的發(fā)生。該結(jié)果說明環(huán)境條

3、件的變化對(duì)蒙古沙冬青的性系統(tǒng)沒有影響，但對(duì)新疆沙冬青的影響較大。 2、開花物候：在遷地保護(hù)條件下，兩種沙冬青在開花頻率、花序開花順序、開花振幅曲線及單花壽命等參數(shù)上相似，但在始花時(shí)間、單株花期、花序開花數(shù)及開花持續(xù)時(shí)間與頻率分布、開花振幅等參數(shù)上明顯不同，表明其開花物候既受系統(tǒng)發(fā)育限制，也可能與其進(jìn)化歷史及所處的環(huán)境異質(zhì)性有關(guān)。在不同生境條件下，新疆沙冬青的開花頻率、花序上花的開放順序及單花壽命均相似，說明這些特點(diǎn)是受遺傳和系統(tǒng)

4、發(fā)育限制的；但其始花日期、進(jìn)入開花高峰期的時(shí)間、開花持續(xù)時(shí)間、每花序的開花數(shù)與開放持續(xù)時(shí)間均明顯不同，表明生境條件(如海拔、降水量、氣溫、日照時(shí)數(shù)和土壤類型等)對(duì)新疆沙冬青的開花物候具明顯影響。 3、繁育特性：遷地保護(hù)條件下，兩種沙冬青的雌、雄蕊同時(shí)成熟，單花花粉量、P/O值、花粉敗育率和胚珠數(shù)差異不顯著，花粉活力變化曲線相同，但花粉壽命和展現(xiàn)頻率不同，蒙古沙冬青單花內(nèi)雄性功能持續(xù)時(shí)間為25h，新疆沙冬青為28h。這些特性對(duì)于降

5、低傳粉者在單次拜訪中轉(zhuǎn)移所有花粉的風(fēng)險(xiǎn)、保障傳粉成功具有適應(yīng)意義。新疆沙冬青的柱頭可授期比蒙古沙冬青稍長(zhǎng)。授粉實(shí)驗(yàn)表明二者都有自發(fā)的自花傳粉和無融合生殖現(xiàn)象，屬于混合式交配系統(tǒng)。此外，新疆沙冬青不同年份間花序上的雄花數(shù)存在顯著差異，但雄花比率無顯著差異，植株上先開的花序中雄花比例較大；雄花、兩性花中單花花粉量、花粉敗育率、花蜜分泌量及糖濃度無顯著差異，但單花壽命及花粉展現(xiàn)時(shí)間明顯不同，雄花的單花持續(xù)時(shí)間和花粉散布時(shí)間比兩性花短，花粉輸出

6、比兩性花更有效，表明雄花可能是一種更有效的資源利用形式。不同生境中，新疆沙冬青花部數(shù)量性狀無顯著差異，雌蕊中胚珠數(shù)相近，花粉活力變化曲線相同，但其遷地保護(hù)條件下的單花花粉量、P/O值比自然生境中高，花粉展現(xiàn)時(shí)間集中，單花內(nèi)雄性功能持續(xù)時(shí)間短，柱頭可授期短；說明環(huán)境條件對(duì)新疆沙冬青的性表達(dá)具明顯影響。 4、傳粉生態(tài)學(xué)：遷地保護(hù)條件下，兩種沙冬青的泌蜜量和糖濃度無顯著差異，開花當(dāng)天泌蜜量的變化曲線與溫度和濕度的變化曲線相吻合，第2d

7、泌蜜量達(dá)到高峰；訪花昆蟲種類相同，主要傳粉昆蟲為西方蜜蜂(Apis(s.str)melliferaLoinaeus.)及淡脈隧蜂屬(Lasiglossumsp.)和隧蜂屬(Halictussp.)各一種。一天內(nèi)西方蜜蜂拜訪蒙古沙冬青的高峰期是14：30-15：30，淡脈隧蜂屬的在12：30-13：30之間。兩種植物的花藥開裂數(shù)量、泌蜜高峰期與昆蟲訪花高峰是高度吻合的。不同生境中，新疆沙冬青單花泌蜜動(dòng)態(tài)基本一致，在開花第2d達(dá)到高峰，但其

8、泌蜜量和糖濃度均存在顯著差異、傳粉媒介也不相同，遷地條件下的泌蜜量和糖濃度均高于自然生境，自然種群的傳粉媒介主要是瓦氏條蜂Anthophora(Dasymegilla)waltoniCockerell及切葉蜂Megachile(Chalcodoma)sp.和隧蜂屬各一種(Halictussp.)，昆蟲訪花頻率很低，其中切葉蜂屬和瓦氏條蜂的訪花高峰期是14：30-15：30、隧蜂屬在16：00-17：00之間。 (4)結(jié)實(shí)結(jié)籽格局

9、：在遷地保護(hù)條件下，兩種沙冬青果序頂端的結(jié)實(shí)頻率最低且果實(shí)最小，花序中的結(jié)實(shí)數(shù)和果實(shí)大小與位置有關(guān)，果柄端和柱頭端胚珠的敗育比例均較高，呈現(xiàn)出相似的胚珠非隨機(jī)敗育格局；但兩種植物果實(shí)的開裂速率不同，新疆沙冬青的果實(shí)成熟持續(xù)時(shí)間比蒙古沙冬青短，花序開花數(shù)、結(jié)實(shí)數(shù)、Fr/Fl值均比蒙古沙冬青的低，果實(shí)小，S/O值高，種子單粒重輕。在不同生境中，新疆沙冬青的花序開花數(shù)、結(jié)實(shí)數(shù)、Fr/Fl值和S/O值存在顯著差異，但年份間差異不顯著；果實(shí)產(chǎn)量與