毛翠雀花花序内的性分配和繁殖成功

两性花植物花序内不同位置的性分配和繁殖成功一般存在差异,通常认为资源竞争、结构效应和交配环境是形成这种差异的主要原因。为了研究雄性和雌性繁殖资源在花序内不同位置间的最优分配问题,该文以青藏高原高寒草甸典型高山植物毛翠雀花为材料,通过比较花序内不同位置的花部特征和种子性状,对其花序内的性分配模式和雌性繁殖成功进行研究,并通过观察传粉者运动特点以及人工去花和补授花粉实验,探讨花序内资源竞争和交配环境对繁殖资源分配的影响。结果表明:(1)不同位置间的雄蕊数、雄蕊鲜重/雌蕊鲜重、花粉数及花粉胚珠比从花序基部到上部显著增加,而雌蕊鲜重和胚珠数逐渐减少,表现出上部花偏雄的性分配;上部花的结籽率显著低于基部花和中部花,不同位置间的发育种子数/果实和发育种子重/果实随着花位置的升高而显著降低,说明基部花具有更佳的雌性繁殖成效。(2)去花处理后,剩余果实的单个种子重/果实显著增加,但发育种子数/果实没有显著增加;而给上部花人工补授异花花粉后,位置间结籽率的差异消失,说明传粉限制而非资源竞争导致了花序内位置依赖的种子生产模式。(3)毛翠雀花雄性先熟的开花特征,以及传粉者苏氏熊蜂从花序基部到上部的定向访花行为,导致了花序内交配环境的变化。综上结果表明,毛翠雀花花序内的性分配和繁殖成功差异是对交配环境适应的结果,对其在高山环境中实现雌雄适合度最优化具有重要意义。     

基于年降水、生长季降水和生长季蒸散的高寒草地水分利用效率

水分利用效率是深入理解生态系统碳、水循环间耦合关系的重要指标。以前研究青藏高原的水分利用效率多基于年降水量(AP)来分析, 但植物对水分的利用主要在生长季。该研究采用以AP、生长季降水量(GSP)和生长季蒸散量(ET_gs)分别计算的年降水利用效率(PUE_a)、生长季降水利用效率(PUE_gs)和生长季水分利用效率(WUE_gs), 分析了2000-2010年间青藏高原两种主要植被类型高寒草甸和高寒草原PUE_a、PUE_gs和WUE_gs的差异及其与降水量、蒸散量和气温的关系。结果表明: (1)高寒草甸的PUE_a、PUE_gs均大于高寒草原, 但两种草地类型的WUE_gs无显著差别, 这说明两种草地类型可能存在相似的内在的水分利用效率。(2)从年际动态来看, PUE_a和PUE_gs的波动范围相似, 而WUE_gs的波动范围更大, 说明以蒸散为依据的WUE_gs可能比PUE_a和PUE_gs更敏感, 因而可能更好地反映生态系统的水分利用能力。(3)高寒草甸和高寒草原的PUE_a、PUE_gs和WUE_gs分别与AP、GSP和ET_gs呈单调递减趋势, 表明3种水分利用效率均随降水量或蒸散量的增加而降低。高寒草原的3种水分利用效率中仅WUE_gs随着气温的增加而增加, 而高寒草甸的3种水分利用效率均与气温无显著关系, 这说明相比高寒草甸, 高寒草原的水分利用效率对气温更加敏感。     

毛状副冠对高山植物喉毛花的适应意义

高山地区生境极端,却拥有许多形态特化的植物,非生物因素在塑造花部性状及其进化过程中发挥着重要作用。该研究选取龙胆科典型高山植物喉毛花(Comastoma pulmonarium)为对象,探究其毛状副冠在多雨、强辐射的极端高山环境中的适应意义及其对植物雌雄繁殖适合度的影响。结果表明:通过比较自然状态和人工去除副冠的花,毛状副冠有效减少了雨水对花粉的冲刷(t=2.61,P0.05),提高了受精比率(t=2.05,P0.05),但是对种子的质量,即种子重量和种子萌发率的影响不显著。另外,花粉浸泡在蒸馏水中后,其萌发率显著低于蔗糖溶液中(t=30.67,P0.001),表明毛状副冠能够有效减小雨水浸泡对花粉活力的影响;同时,与自然状态相比,去除毛状副冠后的花,经太阳暴晒后,其花粉萌发率同样极显著地降低(t=9.89,P0.001),表明毛状副冠有效地避免了太阳辐射对花粉质量产生的不利影响。该研究结果表明喉毛花的毛状副冠结构是应对高山恶劣环境的一种适应策略,对植株的雌性和雄性繁殖成功都具有重要意义,从而进一步证实了非生物因素在植物花部特征演化中的重要作用。