两种集合繁殖体形态及间歇性萌发特性——以蒺藜和欧夏至草为例

集合繁殖体(synaptospermy)是荒漠植物为适应恶劣环境条件而演化出的关键性特征,其作为植物生活史特性之一,有助于了解在荒漠环境下集合繁殖体植物的适应策略。蒺藜(Tribulus terrestris)和欧夏至草(Marrubium vulgare)分别为一年生及多年生草本植物,蒺藜扩散单位由一朵花发育而成的集合繁殖体组成,欧夏至草扩散单位由多朵花发育的集合繁殖体和种子组成,以这两种植物为材料,对其集合繁殖体形态、活力、吸水及萌发特性进行初步研究。结果显示:(1)蒺藜集合繁殖体依照发育成熟先后位置在质量、附属物刺的长度、附属物占质量百分比、种子数、活力、吸水量、萌发率及萌发速率均存在显著差异;欧夏至草集合繁殖体质量及吸水量明显大于种子,而活力、萌发率及萌发速率不存在显著差异。(2)萌发位置上,蒺藜集合繁殖体仅在长刺端位置的种子萌发,属非随机萌发,而欧夏至草集合繁殖体萌发不具有规律性,属随机萌发;萌发时间上,蒺藜和欧夏至草集合繁殖体在当季下均只萌发部分种子,具间歇性萌发特性。(3)对不同生活型植物而言,其集合繁殖体附属物对种子的保护、保水、扩散及萌发行为的功能相同,但一年生草本植物的萌发行为侧重于种群繁衍,因此蒺藜集合繁殖体在当季萌发率及萌发速率较高;多年生草本植物的萌发行为侧重于种群扩散,因此欧夏至草扩散单位多样化,且萌发率及萌发速率较低。     

蒺藜集合繁殖体形态及间歇性萌发特性

蒺藜(Tribulus terrester)果实由5个集合繁殖体构成, 是一种常见的具集合繁殖体的一年生植物。该文对不同月份成熟的蒺藜果实及果实集合繁殖体的形态、活力、吸水率、萌发率及萌发速率进行了比较观察, 初步探讨其生态学意义。主要结果如下: 1)果实各集合繁殖体间在质量、附属物质量百分比、种子数、活力、吸水率、萌发率及萌发速率方面随其发育顺序依次减小, 存在显著差异; 2)果实平均活力及萌发率随成熟时间依次升高, 而吸水率依次降低, 平均活力及萌发率与果实成熟时间正相关, 而与吸水率负相关, 成熟时间越早, 活力及萌发率越低, 吸水率越高; 3)除9月最晚成熟的集合繁殖体在最适条件下均能萌发外, 其余月份的果实各集合繁殖体只能部分萌发, 且只有位于集合繁殖体长刺端的种子能萌发, 这种在当季只萌发部分种子, 剩下的种子仍然保持在一个扩散单元中并在数周、数月或数年间不规则地间隔萌发属于间歇性萌发。上述结果表明: 不同月份成熟果实及果实不同发育顺序的集合繁殖体在形态、活力及吸水率方面存在梯度变化, 这种变化可能是造成蒺藜间歇性萌发的主要原因, 这种萌发对策可以降低同胞后代间的竞争, 使其对可变环境中的生存风险进行有效的分摊, 为物种的延续提供保障。     

Morphology and intermittent germination characteristics of synaptospermy of Tribulus terrester

 蒺藜(Tribulus terrester)果实由5个集合繁殖体构成, 是一种常见的具集合繁殖体的一年生植物。该文对不同月份成熟的蒺藜果实及果实集合繁殖体的形态、活力、吸水率、萌发率及萌发速率进行了比较观察, 初步探讨其生态学意义。主要结果如下: 1)果实各集合繁殖体间在质量、附属物质量百分比、种子数、活力、吸水率、萌发率及萌发速率方面随其发育顺序依次减小, 存在显著差异; 2)果实平均活力及萌发率随成熟时间依次升高, 而吸水率依次降低, 平均活力及萌发率与果实成熟时间正相关, 而与吸水率负相关, 成熟时间越早, 活力及萌发率越低, 吸水率越高; 3)除9月最晚成熟的集合繁殖体在最适条件下均能萌发外, 其余月份的果实各集合繁殖体只能部分萌发, 且只有位于集合繁殖体长刺端的种子能萌发, 这种在当季只萌发部分种子, 剩下的种子仍然保持在一个扩散单元中并在数周、数月或数年间不规则地间隔萌发属于间歇性萌发。上述结果表明: 不同月份成熟果实及果实不同发育顺序的集合繁殖体在形态、活力及吸水率方面存在梯度变化, 这种变化可能是造成蒺藜间歇性萌发的主要原因, 这种萌发对策可以降低同胞后代间的竞争, 使其对可变环境中的生存风险进行有效的分摊, 为物种的延续提供保障。     

多年生植物欧夏至草集合繁殖体特性

欧夏至草(Marrubium vulgare)为唇形科多年生植物,其扩散单元主要由集合繁殖体和种子组成,该研究以单萼筒集合繁殖体为研究材料,比较其和种子在形态特征、扩散行为及萌发特性上的差异,探讨附属物的生态功能及对可变环境的适应对策。结果表明:(1)欧夏至草集合繁殖体是具萼筒的种子,其质量远大于种子;附属物能保护种子免受机械损伤或逃避捕食者。(2)在自然生境中,欧夏至草集合繁殖体易借风力扩散到较大范围,室内扩散实验表明,静止空气中集合繁殖体比种子降落所需的时间更长、扩散能力更强;集合繁殖体是种子延迟扩散的一种适应策略,其附属物的存在与否直接导致了种子扩散能力与扩散距离的差异,支持"Alternate假说"。(3)欧夏至草集合繁殖体和种子在活力、萌发率及萌发速率方面均不存在显著差异,而吸水率远大于种子,附属物的存在是影响种子承载更多水分并更长期保留水分的重要原因;集合繁殖体内种子的萌发属随机萌发,不具有位置效应,在当季只萌发部分种子,符合间歇性萌发特性,能有效避免种群覆灭。研究表明,多年生植物其扩散单元的形态特征和萌发行为对于种群的生存重要性相对低,母株可以长期占据原有生境,保持种群个体数量,附属物的作用主要用于种群扩散。