雄全异株植物青楷槭繁殖策略
发布时间：2020-05-21 15:47
【摘要】：开花植物的交配方式和繁殖策略都非常复杂,开展植物繁殖特征方面的研究,有助于我们对植物的繁育机制进行合理地解释。雄全异株性系统是一种非常罕见的繁育系统,该性系统植物的繁殖种群中,仅存在两种类型的个体:雄性个体和两性个体。现已报道的雄全异株植物多是形态学上的雄全异株,其功能上多为雌雄异株或雄全同株,因此,鉴定植物的交配系统类型,必须考虑其繁殖器官的功能。植物生活史理论认为,植物个体能够利用的资源是有限的,如何将有限的资源在繁殖生长和营养生长之间进行合理配置,是植物生活史特征的核心问题。对性二态植物而言,不同性别植株在繁殖活动中投入的资源不一定是相同的,如果存在差异,这种差异是否会导致营养生长和生物量分配模式等方面存在性别间差异,是植物繁殖特征研究的重点内容。本研究在吉林蛟河针阔混交林监测样地内开展,研究的目标植物为雄全异株树种青楷槭,进行了连续4年的定位观测。开展连续4年的野外调查,同时通过室内试验进行数据的完善和补充,最终分析了青楷槭的繁殖种群性比、空间分布格局,明确了青楷槭的交配系统类型,检验了不同性别植株的繁殖资源分配特征及其影响因素,建立了不同性别植株各组分的异速生长模型,揭示了青楷槭不同器官的化学计量学特征。主要研究结果概括如下:1.通过性别调查和样地内青楷槭的位置信息,分析青楷槭在近熟林和成熟林样地内的青楷槭繁殖种群性比、空间分布格局、不同性别植株间的空间关联。分析结果表明,青楷槭的繁殖种群中,雄性植株数量显著高于两性树,且性比显著偏离1:1。在近熟林和成熟林样地内,雄树和两性树均呈聚集分布,且在近熟林样地中,雄树和两性树呈空间负相关关系。在研究样地内,青楷槭繁殖种群存在着典型的性别间空间分离现象。2.从繁殖器官功能的角度着手,通过连续四年的野外观测,结合控制试验,分析了青楷槭的交配系统类型。物候观测结果显示,青楷槭的花期为5月,果期为9月,且雄树的开花时间早于两性树。雄花和两性花均为总状花序,雄花的单花大小显著大于两性花,柱头和花药之间存在空间分离现象。青楷槭的花粉胚珠比约等于4216,杂交指数等于4,判断其交配系统类型为专性异交,需要传粉者。在野外开展人工授粉控制试验,研究结果表明,青楷槭两性花不存在无融合生殖现象,其繁殖方式为专性有性生殖。两性花的雄蕊不具备可育性,实质上行使的是雌花的功能,因此,青楷槭的两性花仅在形态学上兼备雌花和雄花的特征,青楷槭在功能上二为雌雄异株植物。3.自2014年起,连续三年开展雄树和两性树的繁殖资源分配调查。三年的观测结果一致,两性树的生殖生物量显著高于雄树,生殖营养比例也.显著高于雄树。叶和新生枝等营养器官生物量在二级枝和三级枝水平上存在显著差异,雄树具有更高的营养生物量,但在植株水平上差异不显著。分析了性别、土壤环境、光照环境、邻体竞争强度和个体大小对不同性别植株的生殖营养比的影响,结果表明性别对青楷槭的生殖营养比影响显著,两性树的生殖营养比与性别呈正相关。环境因素方面,通径分析结果显示,对雄树的生殖营养比有显著正效应的因素为土壤磷含量和土壤钾含量,而土壤有机质和土壤氮含量则呈现显著的负效应;对两性树的生殖营养比有正效应的因素的土壤氮含量,有负效应的因素为所有树木形成的邻体竞争、土壤湿度、磷含量和钾含量。同一环境因素对不同性别植株的生殖营养比影响不同,例如磷和钾含量。4.为了检验性别对生物量结构的影响以及异速生长关系,本研究砍伐了雄树29株,两性树31株,进行生物量分配模式的研究,同时进行异速生长方程的拟合。方程选用胸径、树高和冠长等指标作为自变量,不同器官的生物量作为因变量,分别采用5种方程形式进行建模。结果表明,雄树的叶生物量比例和粗根生物量比例,显著高于两性树,且对于同一生物量组分而言,不同性别植株的最优异速生长方程存在显著差异。雄树倾向于分配更多的生物量在叶和粗根等营养器官上。5.对31株两性树和29株雄树进行叶、新生枝、枝条和粗根取样,对各器官的碳氮磷元素含量进行测定,进一步分析各元素含量是否存在性别间差异。采用标准化主轴估计的方法,检验每一个生物量组分的氮磷含量之间的关系。研究结果表明,雄树具有较高的叶干物质含量和根干物质含量,且雄树的当年生营养器官叶和新生枝的C、N和P含量与两性树存在显著差异。雄树的新生枝C/N 比和C/P 比显著高于两性树,叶和枝条的C/P 比比显著低于两性树,而两性树的叶和枝条N/P 比则是高于雄树。对于不同器官的氮磷关系分析结果表明,雄树具有更高的叶磷累积速率。说明性二态植物的化学计量学特征存在显著的性别间差异。
【图文】：
进行样地内青楷槭的性别调查，记录每一株开花植株的性别、牌号、位置、逡逑胸径、树高、冠幅及枝下高等。样地中青楷槭雄树、两性树及未确定性别植株的分布，逡逑如图３－１所示。逡逑近熟林逦成熟林逡逑逦逦逦逦逦邋５００邋ｐｒ逦逦逦逡逑ｉ邋Ｖ，，’逦。邋ｘ邋？？逦４００邋＊邋ｘ邋＾逡逑２５０邋．邋％邋％邋？邋４0０邋＾邋＊？逡逑２００逦ＳＴ－逦Ｖ邋Ｍ邋３００逦。Ｓ邋＊逡逑１５０邋ｘ邋ｘ邋ｘｉｊＳ邋ｘ邋＾８＊逦．逦？ｘ逦ｎＨ邋ｘ逡逑ｘ邋ｘ逦ｘ邋＾邋Ｍ＼逦ｘ逦２００逦＜５逦＃逦。逡逑１００逦＾邋ｘＶ逦Ｏ＊邋４逦＾逡逑ｘ邋Ｍ逦ｘ逦？逦１００逦？逦次o疱澹义希危诲澹海缅危垮
本文编号：2674529
【图文】：
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