不同水分下准噶尔无叶豆分株种群特征和生物量分配差异

准噶尔无叶豆是豆科无叶豆属小半灌木,在中国仅片断化分布于新疆古尔班通古特沙漠局部区域.该种自然种群种子萌发率极低(<3%),主要靠克隆繁殖维持种群.为研究克隆生长在异质性生境中的可塑性特征及其生态适应意义,对生境土壤含水量存在差异的两个准噶尔无叶豆自然种群(河边种群,沙漠种群)的分株种群特征、生物量及其分配比重进行了比较,研究发现:①在分株种群特征上,河边种群的分株显著高于沙漠种群,分株间距也显著大于沙漠种群.沙漠种群分株密度和根的密度显著大于河边种群,但每一分株拥有根的概率显著小于河边种群;②在生物量分配方面,河边种群具有比沙漠种群大的根生物量,但根茎生物量则要显著的小于沙漠种群;③在植株各部分生物量比重随植株大小的变化趋势上,河边种群各部分的比重随植株大小变化的趋势平缓,而沙漠种群各部分的比重变化趋势则较为急剧,表明河边准噶尔无叶豆分株种群随着植株的大小变化,资源分配比例并没有发生很明显的变化,而沙漠种群变化较大.结果表明,准噶尔无叶豆种群对所处生境水分条件存在可塑性响应,并通过分株种群特征变化和生物量分配差异应对水分条件的变化,形成自身的适应对策.     

准噶尔无叶豆的开花物候与生殖特征

 为了研究沙漠稀有植物准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)的开花物候特征及其对生殖成功的影响, 2005和2006年连续两年对其自然种群的开花物候和开花过程中的花部表型变化进行了观察, 并运用相对开花振幅、开花强度和开花同步性等开花物候指数研究了开花物候特征。结果表明: 准噶尔无叶豆在5月下旬至6月中下旬开花, 其种群、个体、花序和单花的花期分别历时26~29 d、8~10 d、5~7 d和2~3 d。单花开花进程依其形态和散粉特征可分为散粉前期、散粉初期、散粉盛期和凋谢期4个时期。其个体水平的开花物候进程(开花振幅曲线)呈渐进式单峰曲线, 具有很高的开花同步指数, 表现出一种集中开花的模式。开花物候指数与座果数之间的相关分析结果表明, 始花日期与花期持续时间存在负相关关系, 而与开花数和座果数存在正相关关系; 花期持续时间与开花数和座果数存在显著正相关关系。准噶尔无叶豆个体开花物候在很大程度上是由其遗传因子决定的, 而开花物候在年度间的变异, 可能是由于荒漠气候的差异(主要是水分和温度的差异)所引起的。作为沙漠窄域分布特有种, 准噶尔无叶豆在环境和人为干扰的双重选择压力下, 为了吸引更多的传粉者访问而达到生殖成功, 形成了大量集中开花的模式。     

Seed development in the rare cold desert sand dune shrub Eremosparton songoricum and a comparison with other papilionoid legumes

No study has yet been carried out on seed development in a cold desert sand dune papilionoid legume. Thus, our primary aims were to (i) monitor seed development in the cold desert sand dune species Eremosparton songoricum from the time of pollination to seed maturity, and (ii) compare seed development in this species with that in other species of papilionoid legumes. Fruit and seed size, mass and seed moisture content, and seed imbibition, germination, desiccation tolerance and water retention during development (pollination to seed maturity) were monitored in the papilionaceous shrub E. songoricum in the Gurbantunggut Desert of northwest China. The duration of seed development was 40 days. Seeds reached physiological maturity 28 days after pollination (DAP), at which time 58% of them germinated and they had developed desiccation tolerance. Seeds became impermeable 36–40 DAP, when their moisture content was about 10%. The final stage of maturation drying occurred via loss of water through the hilum. The developmental stages and their timing (DAP) in seeds of E. songoricum are generally similar to those reported for other papilionaceous legumes with a water‐impermeable seed coat (physical dormancy). In general, the developmental features of seeds with water‐impermeable coats at maturity do not appear to be specific to habitat or phylogeny.     

准噶尔无叶豆5个自然居群ISSR遗传变异的空间自相关分析

采用空间自相关分析方法对准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)5个居群遗传变异的空间结构进行了研究。根据8对ISSR引物扩增的多态性位点,选择了基因频率在30–70%的ISSR位点,运用GenAlEx6和SAAP4.3软件以及地理距离间隔方法分别计算了5个居群的空间自相关系数。结果表明:准噶尔无叶豆居群具有明显的空间遗传结构,绝大多数ISSR位点变异呈非随机分布。位于沙漠腹地的B、D居群和位于沙漠东缘的F居群的遗传变异呈现渐变模式,分别在7m,7m及9m范围内个体呈现显著正相关,推测与克隆繁殖占绝对优势、有性更新罕见发生有关,而克隆大小的差别则主要由微生境差异所引起。位于沙漠北缘的G居群的遗传变异呈现双向渐变模式,在3m内个体呈现显著正相关,这与该居群实生幼苗增补密切相关,但花粉和种子的有限散布所导致的距离隔离对该居群空间遗传结构产生了重要影响。而沙漠腹地的A居群呈现衰退模式,是因为小居群增加了近交的几率,并引起了遗传漂变。     

准噶尔无叶豆片断化居群的遗传变异及克隆多样性

准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)是豆科无叶豆属小半灌木, 既能开花结实进行有性繁殖, 又可以靠根茎进行无性克隆繁殖, 为国家三级保护植物, 在中国仅片断化分布于新疆古尔班通古特沙漠局部区域。本文采用ISSR分子标记对采自古尔班通古特沙漠腹地及边缘的7个准噶尔无叶豆自然居群共148个个体进行了遗传变异和克隆多样性分析。8个引物共扩增出84个位点, 其中77个为多态性位点, 物种水平上的多态位点百分比PPB为91.67％, Nei's基因多样性指数I为0.3192, Shannon信息指数H为0.3540; 居群水平上的多态位点百分比PPB为58.45％, Nei's基因多样性指数I为0.2248, Shannon信息指数H为0.3270。居群间的遗传分化系数G_ST为0.2978。AMOVA分析表明, 有31.88%的遗传变异存在于居群间, 表明居群间存在显著的遗传分化。克隆多样性分析表明, 居群水平上, 居群G的Simpson多样性指数和均匀度指数最高, 分别为0.9400和0.9885; 居群E最低, 分别为0.8457和0.9021。物种水平上, Simpson多样性指数为0.9858, 均匀度指数为0.9673。本研究结果表明, 和其他荒漠植物相比, 准噶尔无叶豆表现出较高的遗传变异水平和克隆多样性, 这主要与该物种兼性生殖的繁育方式及多克隆起源有关; 而居群间产生了显著的遗传分化则主要由于人为干扰引起的生境片断化和居群减小而导致的基因交流障碍所致。遗传变异水平和遗传结构的研究将为分析准噶尔无叶豆致濒原因及进化潜力提供重要资料, 对该物种保护具有指导意义。     

沙丘坡面异质性小生境中准噶尔无叶豆对水分条件变化的响应

以多年生克隆植物准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum(Litv.)Vass.)为材料,选择河边(A种群)和沙漠腹地(B种群)两个沙丘,研究从沙丘底部至顶部,沿着水分条件连续变化的梯度,准噶尔无叶豆在分株种群和克隆片段水平的形态变化特征,以期能揭示其在异质性小生境内利用水分资源的对策,并为准噶尔无叶豆的资源保护、培育和利用提供有意义的参考.研究发现:①在分株种群水平,A种群分株高度及地上部生物量显著高于B种群,而B种群地下部(根)的生物量则显著高于A种群;②在克隆片段水平,随着沙丘底部至顶部,A种群与B种群克隆片段高度和地上生物量都减小,而分株密度都增加,但升高或降低的强度不同;A种群根的生物量和长度增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径10mm以下的根长度增加,而B种群根的生物量减小,但长度却在增加,主要是水平的位于地下0～10 cm层面的直径6mm以下的细根长度增加.水平细根的长度增加,更利于无性系进行广泛觅食,同时促进无性系尽快越过不利生境斑块和提高分株在有利生境中的生长概率.结果表明,准噶尔无叶豆对沙丘坡面水分条件连续变化的异质性小生境存在分株种群及克隆片段两个等级的可塑性响应,并通过可塑性变化适应了沙丘坡面水分条件的分异.     

准噶尔无叶豆的引种栽培

准噶尔无叶豆的引种栽培刘生龙王理德高志海仲述军（甘肃省治沙研究所,武威７３３０００）ＴｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＥｒｅｍｏｓｐａｒｔｏｎｓｏｎｇｏｒｉｃｕｍ（Ｌｉｔｖ．）ＶａｓｓＬｉｕＳｈｅｎｇ－Ｌｏｎｇ,ＷａｎｇＬｉ－Ｄｅ...     

根茎型木本克隆植物准噶尔无叶豆的种群数量动态

 根据根茎型木本克隆植物的特征, 不以种群的分株数量代表种群大小, 而尝试以不同茎级的根茎长度代表种群大小, 运用种群静态生命表、存活曲线、生殖力表和Leslie矩阵模型, 研究了准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum)的两个种群——A种群(46°31.09′ N, 88°33.06′ E, 紧邻乌伦古湖)和B种群(46°28.07′ N, 88°33.07′ E, 位于沙漠腹地)的种群数量动态。结果表明: 种群存活表现为Deevey-I型。A种群在中龄阶段受到的人为干扰较大, 死亡率出现高峰, 种群的净增长率(R₀)、内禀增长率(r_m)和周限增长率(λ)较低, 表现为衰退型种群, Leslie矩阵模型的模拟结果表明, 15 a内种群呈现下降趋势; B种群所受到的压力主要是干旱贫瘠的荒漠环境所导致的系统压力, 种群的R₀、r_m和λ值适中, 表现为缓慢增长型种群, Leslie矩阵模型的模拟结果表明, 15 a内种群呈现先下降、再上升的趋势。此外, 研究结果验证了Leslie矩阵模型可以扩展应用到根茎型木本克隆植物这类特殊生活型植物的种群数量动态研究上。