异翅独尾草两性花—雌全同株性系统与种子休眠的适应意义

独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得新疆农业大学或其他教育单位的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:专侈利崎召术抱时间:◇】丫年易月侈日关于学位论文使用授权的说明本人完全了解新疆农业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:新疆农业大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文,允许论文被查阅和借阅。本人授权新疆农业大学将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名:专乃韶哳、鸳木趁时间:灿/尹年易月侈日聊繇谶斌帆狮睁“咖万方数据本论文是国家自然科学基金项目(项目编号:U1130301,31160063) 和国家重大科学研究计划“全球变化研究,,项目(项目编号:2014CB954202) (主持人:谭敦炎教授) 以及新疆农业大学草业科学国家重点学科博士研究生创新基金研究项目的部分研究成果(项目编号:) (主持人:吉乃提汗·马木提) (新疆农业大学) 万方数据异翅独尾草两性花一雌全同株性系统和种子休眠的适应意义摘要异翅独尾草(Eremurus anisopterus()Regel.)是刺叶树科(广义百合科)独尾草属的多年生早春短命植物,在我国仅分布在准噶尔盆地古尔班通古特沙漠中的固定和/或半固定沙丘及沙地上。该物种进入生殖生长的植株大小不一,并可分为两性花和雌全同株两种类型,其中,雌全同株植株总状花序基部的花雄性不育,但雌蕊发育正常,为雌花,而花序中、上部的花均为两性花。因此,该物种具有两性花和雌全同株两种性系统。本文采用野外观测及田间与室内控制实验相结合的方法,对异翅独尾草两种性系统与植株大小的关系、雌花和两性花的花部特征以及二者在资源配置及对传粉者的吸引能力、种子休眠与萌发特性等方面进行了深入研究,探讨了该物种两性花一雌全同株性系统和种子休眠的适应意义。主要研究结果如下: (1)在不同居群中,异翅独尾草总状花序中雌花出现与否及雌花数量均与植株大小呈正相关关系。随着植株增大,其总状花序中的花由全为两性花向基部为雌花、中上部为两性花的式样转变, 但两性花植株的数量明显多于雌全同株植株的、雌全同株植株中两性花的数量明显多于雌花的,说明异翅独尾草雌花的出现存在植株大小依赖性,。雌全同株植株花序中的雌花为雄性不育的功能性雌花,而两性花植株无雌花。两性花植株上的两性花与雌全同株植株上雌花和两性花三者间的花瓣生物量均无差异;两性花植株上两性花的雄蕊生物量明显大于雌全同株植株的两性花和雌花的,而前者的雌蕊生物量明显小于后者的;雌全同株植株内雌花和两性花的雌蕊生物量无差异,但两性花产生较小但数量较多的胚珠和种子,而雌花则产生较大但数量较少的胚珠和种子,说明雌花通过减少胚珠数、提高胚珠和种子质量来补偿失去的雄性功能,该物种的雌全同株性系统能“提高雌雄功能间资源配置的灵活性”。、(2)异翅独尾草总状花序内的花自下而上开放。蜂类是主要传粉者,其在总状花序内的访花顺序与开花顺序一致。在异翅独尾草的雌全同株植株中,两性花对蜂类的吸引能力比雌花的强,蜂类偏好访问两性花,从而导致两性花接受较多的同株异花花粉完成白花授粉;而位于花序基部的雌花则依赖异株异花花粉来完成授粉,因而存在较严重的花粉限制。雌花比例较多的植株中的雌花所接受的异株异花花粉比例高于雌花比例较少的植株中的雌花,说明其雌全同株植株中雌花的增加可以显著地减少同株异花授粉。这些结果支持了雌全同株性系统中“雌花促进异交”的假说。万方数据(3)异翅独尾草的种子在夏季(6月)扩散,扩散时的种子具发育不完全的胚。该胚于秋季温度较低时开始快速生长,至种子萌发前达到临界胚长度。新鲜种子在各温变周期的光照和黑暗条件下均不萌发,意味着其存在形态生理休眠。经5/20C培养12周后,胚生长和种子萌发相继发生,说明种子存在复杂的形态生理休眠。而赤霉素处理和室内干藏均能显著提高种子萌发率的结果,进一步证实了该物种种子属于中度复杂的形态生理休眠。异翅独尾草种子休眠的打破发生在后熟和冷层积以及低温条件下的胚生长后。该休眠模式的生态优势在于其种子可在土壤湿度合适的春季萌发,为该物种在荒漠环境中的幼苗建成并扩大种群提供保障,是一种适应古尔班通古特沙漠多变环境的策略。关键词:适应意义;异翅独尾草;花部特征;雌全同株植株;两性花植株;形态生理休眠;植株大小;性表

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