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新疆郁金香营养生长、个体大小和开花次序对繁殖分配的影响
艾沙江·阿不都沙拉木, 谭敦炎, 吾买尔夏提·塔汉
生物多样性    2012, 20 (3): 391-399.   DOI: 10.3724/SP.J.1003.2012.09064
摘要   (5683 HTML34 PDF(pc) (659KB)(4304)  

植物有性繁殖与资源分配的关系研究对于揭示植物生活史特征及繁育系统进化具有重要意义。新疆郁金香 (Tulipa sinkiangensis)是新疆天山北坡荒漠带特有的一种多年生早春短命植物。在自然生境中, 该物种仅以有性繁殖产生后代, 每株能产生1-8朵花, 且不同植株上的花数及果实数以及花序不同位置上的花与果实大小明显不同。本文通过对新疆郁金香有性繁殖与营养生长及植株大小的关系以及花序中不同位置花及果实间的资源分配研究, 旨在揭示营养生长、个体大小及开花次序对其繁殖分配的影响。结果表明: 在开花和果实成熟阶段, 新疆郁金香植株分配给营养器官(鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间均存在极显著的负相关关系(P<0.01), 说明其植株的营养生长与生殖生长间存在权衡关系。多花是新疆郁金香的一个稳定性状, 其植株上花数目、花生物量、果实生物量和种子数量与植株生物量间均呈极显著的正相关关系(P<0.01), 说明新疆郁金香植株的繁殖分配存在大小依赖性。在具2-5朵花的新疆郁金香植株中, 花序内各花的生物量、花粉数和胚珠数、结实率、果实生物量、结籽数、结籽率及种子百粒重按其开花顺序依次递减, 说明花序内各花和果实的资源分配符合资源竞争假说。植株通过减少晚发育的花或果实获得的资源来保障早发育的花或果实获得较多的资源, 从而达到繁殖成功。



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图1 新疆郁金香植株花/果期营养器官与繁殖器官的生物量(平均值±标准误)
正文中引用本图/表的段落
在花期, 新疆郁金香植株上各器官的生物量所占比例呈现为: 鳞茎>地上营养器官>繁殖器官, 植株分配给营养器官(包括鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间呈极显著负相关关系(R2=-0.398, P< 0.01), 其中, 分配给鳞茎与繁殖器官(R2=-0.513, P< 0.01)、鳞茎与地上营养器官(R2=-0.972, P<0.01)以及地上营养器官与繁殖器官(R2=-0.297, P<0.01)的资源间存在不同程度的负相关关系。在果实成熟期, 植株各器官生物量所占比例为: 鳞茎>繁殖器官>地上营养器官, 植株分配给营养器官(包括鳞茎和地上营养器官)与繁殖器官的资源间呈极显著负相关关系(R2= -0.938, P<0.01), 其中, 分配给鳞茎与繁殖器官(R2= -0.876, P<0.01)以及鳞茎与地上营养器官(R2=-0.364, P<0.01)的资源间存在负相关关系, 而分配给地上营养器官与繁殖器官的资源间无相关性(R2=-0.130, P=0.306)。两发育阶段的鳞茎(t=8.818, P<0.01)、地上营养器官(t=9.916, P<0.001)及繁殖器官(t=-21.797, P<0.01)所占比例间存在显著差异; 从花期到果实成熟期, 鳞茎和地上营养器官的生物量所占比例明显下降, 而繁殖器官所占比例显著上升(图1)。
资源利用假说认为, 植物可通过控制分配给营养构件和繁殖构件的相对资源比例来保障繁殖成功(Willson, 1983)。由于植株可供分配的资源是有限的, 当繁殖所需资源增加时, 分配给存活和生长的资源就会减少, 进而影响其存活与生长能力; 而当分配给营养构件的资源增加时, 必然会导致分配给繁殖构件的资源减少(张大勇, 2004), 即植物分配给营养构件和繁殖构件的资源间存在着“此消彼长”的权衡关系(Charlesworth & Charlesworth, 1987; Zhang & Jiang, 2000)。Liu等(2009)对矮慈姑(Sag- ittaria pygmaea)的研究表明, 营养构件的生长速度不仅影响营养构件和繁殖构件间的权衡关系, 还会影响其克隆繁殖水平及克隆繁殖与有性繁殖间的权衡关系。从开花到果实成熟阶段, 新疆郁金香植株上的鳞茎和地上营养器官生物量所占比例明显下降, 而繁殖器官所占比例显著增加(图1), 分配给营养器官(包括鳞茎和地上营养器官)与有性繁殖器官的资源间均存在极显著的负相关关系(P<0.01), 说明新疆郁金香植株的营养生长与有性繁殖间存在着权衡关系, 植株通过减少对鳞茎和地上营养器官资源分配的比例, 将一部分资源转移给果实的生长发育以保障其繁殖成功。
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