种子生态学: 种子在群落中的作用

种子是指由胚珠发育而成的繁殖器官。在生态学研究中,其涵义要比植物学上种子的概念宽泛有时也指果实。作为种子植物生活史的一个重要阶段,种子从其发生、发育到成熟、传播、萌发以至成苗都与周围的环境紧密联系着。因而种子生态学是研究种子与其环境相互关系的科学。种子生态学的研究内容主要包括:种子发育与成熟的环境调节(生殖分配和结实格局)、种子性状、种子捕食、种子传播(包括种子雨)、种子库、种子休眠、种子萌发、幼苗建成和种群更新等,其中种子传播、土壤种子库、种子休眠与萌发是研究的核心内容。     

植物生活史繁殖对策与干扰关系的研究

植物生活史繁殖对策研究是涉及植物的适应或进化、生态系统退化与恢复过程、生物多样性保护等多方面理论生态学和应用生态学研究内容的生态学研究领域。按Grime的植物生活史繁殖对策分类、植物营养繁殖与干扰适应、种子形态学与干扰适应、土壤种子库与干扰适应、植物繁殖体传播和萌发与干扰适应论述了当今极受关注的植物生活史繁殖对策与干扰关系,简述了我国干旱区干扰与植物生活史繁殖对策关系研究。     

第三届国际种子生态学学术研讨会在美国犹他州盐湖城召开

国际种子生态学学术研讨会由国际种子科学学会(International Society for Seed Science, ISSS)主办, 每3年举办一次。第三届国际种子生态学学术研讨会于2010年6月20–24日在美国犹他州的盐湖城举行, 来自30多个国家的150余位种子生态学学者参加了此次学术研讨会。 这次学术研讨会的主题是“Seed and Change”, 分了四个主要议题, 分别是(1)种子生理生态学(seed ecophysiology),探讨在环境中种子休眠和萌发的变化以及这些变化如何受环境调节; (2)种子进化生态学(seed evolutionary ecology),探讨种子在较短和较长的自然选择时间尺度上是如何适应变化的; (3)种子群落生态学(seed community ecology), 探讨种子通过萌发、长期种子库或者传播来对环境产生响应, 包括与传播者、病原体以及其他植物的动态关系; (4)种子恢复和保育生态学(Seed restoration and conservation ecology), 探讨种子在修复受损生态系统中的重要作用, 种子在全球气候变化条件下生物多样性丧失中的作用。 学术研讨会由大会口头报告(52个)和海报(54个)两部分组成。大会的几个特邀报告代表了种子生态学领域的研究前沿。来自美国亚利桑那大学的Larry Venable教授的报告“The seed stage and its importance for desert annuals”通过对美国索诺兰荒漠冬季一年生植物种子萌发、幼苗存活以及土壤种子库动态的研究, 揭示出储藏效应(storage effect)是当地植物的种群密度、物种间共存以及群落结构稳定的促进机制, 种子生态使荒漠一年生植物能够响应气候变化和适应异质性环境, 从而在维持物种共存和群落稳定中扮演关键的角色。来自美国杜克大学的Kathleen Donohue 教授做了题为“Interactions across seed and adult life stages: ecological and evolutionary consequences”的报告, 他们通过实验证实了植物的种子阶段和成年阶段的特征相互作用贯穿整个生活史阶段, 能够影响生活史的表达、遗传表达以及植物对环境的适应性。来自阿根廷Buenos Aires大学的Roberto Benech- Arnold教授做了题为“Modeling and predicting changes in dormancy in soil seed banks”的报告。他在充分分析不同环境因子对土壤种子休眠程度影响的基础上, 将不同环境因子对土壤种子库种群的休眠影响程度进行了定量化分析, 并将这种关系通过模型定量表达。模型的建立能够在入侵杂草的控制和防治等方面具有很好的预测和应用前景。 来自中国的种子生态学工作者也以大会口头报告和海报的形式展示了他们的最新研究进展。中国科学院植物研究所的黄振英研究员在大会上做了“Adaptation strategy of seed dimorphism in desert halophyte Suaeda aralocaspica (Chenopodiaceae)” 的口头报告, 他的研究揭示了温带荒漠盐生植物异子蓬二型性种子在传播、休眠和萌发以及耐盐性方面的差异性及其在种群维持和更新中所采取的“两头下注”的生活史对策。中国科学院东北地理与农业生态研究所的马红媛博士在大会上做“Mechanisms of the glumes affecting seed germination of Leymus chinensis”的口头报告, 报道了颖片的结构及其所含的抑制物在羊草种子休眠和萌发中所扮演的角色的研究进展。中国科学院沈阳应用生态研究所的刘志民研究员在大会上做了“Seed bank patterns on active and stabilized sand dunes in eastern Inner Mongolia, China”的口头报告, 报道了对内蒙古流动和固定沙丘种子库格局动态变化受沙埋和风蚀影响的研究结果。中国科学院西双版纳植物园的沈有信博士通过海报形式展示了对“Soil seed banks of Eupatorium adenophora and E. odoratum along roadsides in Yunnan”的研究成果。 会议期间, 参会人员对盐湖城海拔3 000 m以上的高山植被进行了考察, 同时, 会议还组织大家对当地的植物种质保育园、种子工业的加工设备、犹他州联邦政府资助的野生种质资源保存库等地点进行了参观考察。 这次会议为全球的种子生态学工作者提供了学术交流平台, 同时也为种子生态学与植物保育、恢复生态学和全球变化生态学交叉研究提供了交流的桥梁。     

膏桐种子形态、粗脂肪含量与环境因子关系

对云南省两个不同地区膏桐（Jatropha curcas）种子形态特征,粗脂肪含量与环境因子关系开展研究,结果表明：湿热环境的景洪较干热环境的元谋膏桐种子成熟散布期提前,形态特征也优于元谋膏桐种子（P〈0．01）;土壤有机质是影响膏桐种子粗脂肪积累最重要的因子,对膏桐种子粗脂肪积累起显著正效应;干旱胁迫也是影响膏桐种子粗脂肪积累的一个重要的限制因子;景洪膏桐种子粗脂肪含量、含水量较元谋膏桐种子更高,但粗脂肪含量与含水量比率较低（P〈0．01）;具有较高粗脂肪含量的膏桐种子与其含水量的比率可能是植物对干旱胁迫适应的一种机制,其对物种的适应有着重要的生态学意义。     

种子地理学:概念及其基本科学问题

本文提出了"种子地理学"的新概念,给出了定义,并归纳了种子地理学的研究内容,阐述了种子地理学的科学问题和主要任务.种子地理学是在植物地理学、植物群落学和种子生态学等学科基础上发展起来的一门新兴的交叉学科,研究种子从宏观至微观各种生物学性状的地理变异规律及其与环境因子的关系,以及种子性状的形成、发展和变化趋势.其主要内容可概括为:1)种子质量的地理学;2)种子化学成分的地理学;3)种子形态学性状的地理学;4)种子细胞学性状的地理学;5)种子生理学性状的地理学;6)种子遗传学性状的地理学;7)花和果实的地理学.开展种子地理学研究,能更好地理解植物种子对环境的长期适应进化规律.     

种子异型性及其生态意义的研究进展

种子异型性是指同一植株产生不同形状或行为种子的现象。根据异型种子在植株上的生长位置, 种子异型性可划分为地上下结实性和地上种子异型性两类。此现象已在26科129属292种被子植物中报道。异型性种子植物主要分布于干旱半干旱区、荒漠和盐渍土地区等干扰强烈的环境, 在菊科和藜科中最为常见, 主要出现在一年生植物中。种子异型性在避免密集负效应、减弱同胞子代间的竞争、采取两头下注策略以适应时空异质性环境等方面具有重要的进化生态意义。该文系统总结了国内外种子异型性的研究工作, 主要内容包括: 1)种子异型性的概念、类型和种类, 2)具有异型种子植物的生境和生活型, 3)异型种子的生态学特性, 4)种子异型性的理论模型, 5)种子异型性的生态意义。在综述文献的基础上, 对今后的研究进行了展望。针对国内外的研究现状, 提出两点建议: 1)系统调查具有种子异型性现象的植物种类, 摸清其生物学特性; 2)确定研究种子异型性现象的模式植物, 从生态学、生理学和分子生物学等学科角度来研究种子异型性的个体发育机制及分子调控机理。     

Linking plant spatial aggregation with reproductive traits and near-source seed dispersal: ecological adaptation to heavy grazing

植物的生态适应策略一直备受生态学者的关注,然而很少有研究能够整体地、系统地揭示植物适应草食动物的生态过程。本研究以内蒙古荒漠草原建群种短花针茅为研究对象,分析了重度放牧和不放牧处理下短花针茅的繁殖个体性状、种子性状以及土壤种子库和种群空间格局。研究结果表明,生殖个体性状方面,生殖枝数量对营养枝数量有正向影响;土壤种子库方面,短花针茅生殖个体基部的土壤种子库中短花针茅密度显著高于旁边裸地土壤种子库中短花针茅的密度,且与种子性状和裸地土壤种子库显著负相关;在种群空间格局方面,重度放牧下短花针茅种群空间聚集分布。我们的结果认为在重度放牧处理下,生殖活动在短花针茅的资源分配中处于主导地位;短花针茅植物种群通过调控种子形态特征,采用就近扩散的生态策略,促进了幼年种群与成年种群在较小的尺度上空间正关联,从而形成“安全岛”。     

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区, 广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义, 是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义, 还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此, 在广泛查阅相关文献的基础上, 该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展, 并重点探讨了以下几方面问题: (1)种子粘液的化学成分; (2)粘液及粘液种皮的形态特征; (3)粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式; (4)种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向, 以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。     

干旱半干旱荒漠地区一年生植物研究综述

1年生植物是干旱半干旱地区植被的重要组成部分,并以其独有的植物特性成为许多植物生态学关键问题研究的最佳试验材料。本文综述了干旱半干旱地区1年生植物的种子萌发对策、幼苗对环境的适应机制、种子传播和种子库等方面的研究成果,并探讨了影响1年生植物种群、群落组成和动态的生物与非生物因素。基于1年生植物类群在荒漠植被系统中重要的生态功能,有关1年生植物的研究成果将有利于荒漠生态系统的保护和恢复、资源的合理利用以及区域的可持续发展。     

云南石林地区喀斯特山地种子休眠分类和生态关系的初步研究

种子休眠是植物自身调节后代繁殖时间节律以适应生长环境的最重要方式,喀斯特是一种特殊的植物生长环境,植物种子休眠对这种生境适应的研究缺乏.为探讨种子休眠与种子大小、散落时间之间的联系,揭示喀斯特植物在长期的适应过程中的生殖对策,对滇中喀斯特岩溶地区的19科35种植物的种子萌发和休眠类型进行了初步研究.结果表明:(1)35种植物中,休眠物种(19种,54.29％)比不休眠物种多(16种,45.71％);(2)19种休眠的物种中,15种具生理休眠,4种具物理休眠,没有形态休眠、形态-生理休眠和联合休眠的植物;(3)具物理休眠的植物种子明显大于不休眠和生理休眠的植物种子;(4)雨季初期(4～7月)散落的种子不休眠比例很高(75.00％),而雨季后期(10月)和旱季(11月至次年3月)散落的种子的休眠比例很高,分别达80.00％和61.54％;(5)68.75％的乔木休眠;灌木的休眠比例为33.33％;藤本植物休眠和不休眠的物种比例相差不大;草本植物大部分(66.67％)不休眠.     

高寒草甸矮嵩草种群繁殖对策的研究

繁殖对策是指生物对环境的生殖适应趋势,是资源或能量向生存、生长和生殖等活动中最适分配的结果,在不同的环境中具有其独特的表现形式.研究植物在不同环境中的繁殖对策可以反映出植物对环境的适应能力和在该生境中的生殖潜能.国内外学者对植物繁殖对策的研究已有不少报道 [2,4,5,6]. 但对高寒草甸矮嵩草(Kobresia humilis)种群繁殖对策的研究报道甚少.     

第四届国际种子生态学大会综述

第四届国际种子生态学大会于2013年6月22—26日在中国沈阳举行,共收到136份摘要,从进化种子生态学、种子传播、种子库、种子萌发与休眠、种子寿命和储藏、种子生态与植物多样性保护及植被恢复的关系等6个方面展示了种子生态学研究的进展。本文对这些研究进行了梳理,旨在为从事种子生态学研究的学者提供信息和指导。     

顽拗型种子的生物学特性及种子顽拗性的进化

综述了顽拗型种子的形态、大小、含水量、植物分类、植物生态方面的一般特性,分析了顽拗型种子对环境的生态适应性,并讨论了种子顽拗性的可能进化模式,进而指出顽拗型种子生理生态学研究的意义和应用前景.顽拗型种子一般千粒重和体积较大,含水量较高,萌发迅速且多无休眠特性;产生顽拗性种子的植物分布很广,与其系统分类地位无关,但多起源于湿润的生境;目前尚无足够的证据表明种子顽拗性是原始性状或是衍生性状,要解决这一问题还需更深入的研究,尤其是种子生理学和生态学家的合作研究.     

种子大小变异的进化生态学研究现状与展望

种子大小是植物生活史的核心特征之一。从4个方面综述种子大小变异进化生态学研究：(1)理论及研究方法;(2)环境、系统发育和母系影响;(3)进化机制;(4)生态学和进化意义。分析目前研究中存在的问题,并提出今后的研究方向。     

种子异型植物异子蓬的生殖分配和结实格局

选择能产生异型果实和种子的一年生盐生植物异子蓬(Suaeda aralocaspica)为研究对象, 研究其生殖分配和结实格局。结果表明, 异子蓬具有较高的生殖分配和规律性的“谨慎型”结实格局。异子蓬的生殖分配高达56%。在资源充裕时, 该植物对扁圆形棕色种子(采取机会主义的萌发策略)的投资多于双凸镜形黑色种子(采取谨慎的萌发策略)的投资。异子蓬的花序类型为二歧聚伞花序, 单个果序含果实(种子)的数目为1-15个, 最多可分为4级。果序内果实的分布具有一定的规律: 第一级1个果实, 第二级2个, 第三级4个, 第四级8个。异子蓬优先将资源供给黑色种子的果实, 利用不同类型种子的发育顺序, 首先保证黑色种子的产出。具有较高的生殖分配和采取“谨慎”的生殖策略是异子蓬与其所处盐漠环境长期适应的结果。     

植物顽拗性种子研究进展

对植物顽拗性种子的概念、物种分类、形态、分布及一些生理生态特征进行了综述,分析了顽拗性种子脱水敏感性的原因和对环境的生态适应性,探讨其可能的进化地位和贮存技术。同时,对顽拗性种子研究的发展趋势和应用前景进行了展望,即加强生境调查,更新顽拗性种子植物数据库,从形态学、生理生态学和分子生物学分析种子顽拗性本质。     

种子生态学专辑评述

通过多次到中国学术访问, 得知许多中国学者围绕植物种子在基础研究和应用领域开展了多学科的研究。此次《植物生态学报》种子生态学专辑将向读者集中介绍中国学者在种子生态学这一有趣专题的研究进展。该专辑刊登了23篇论文, 包括19篇研究论文和4篇综述论文, 涉及种子传播、种子性状、种子休眠和萌发、土壤种子库以及幼苗生长对变化环境的响应等多方面的研究内容, 我们对这些论文进行了简单的评述。由于篇幅的限制, 该专辑所刊登出的论文只是当前中国学者对植物种子多方面研究的一小部分内容。该专辑的刊出将为国内外学者对种子研究的合作交流提供便利, 也将向参加中国2013年第四届国际种子生态学学术研讨会的国内外专家介绍中国学者在种子生态学等领域的研究现状。     

荒漠植物种子粘液的生态学意义

种子粘液是在种皮外层细胞的高尔基体内产生并分泌到胞腔内或细胞壁层的吸湿膨胀的一类果胶类多糖物质。具粘液种子的植物大多生长在荒漠地区,广泛存在于十字花科、菊科和车前科等类群中。粘液的存在对荒漠植物种子的扩散、萌发、防御以及幼苗的生长等都具有重要的生态学意义,是荒漠植物适应干旱少雨的生态环境的有效对策之一。对粘液种子的研究不仅可全面揭示荒漠植物的生态适应机制及其进化生态意义,还可为研究基因控制的糖类生物合成和分泌、细胞次生壁的生物合成及形态分化建立理想的模式体系。为此,在广泛查阅相关文献的基础上,该文综合分析了国内外种子粘液的研究进展,并重点探讨了以下几方面问题：（1）种子粘液的化学成分：（2）粘液及粘液种皮的形态特征：（3）粘液细胞分化与粘液生物合成的细胞学及基因调控机制以及粘液的释放方式：（4）种子粘液的生态学意义。在此基础上展望了今后的研究方向,以期为推动我国荒漠植物种子生态学的理论与应用研究及西部荒漠区的植物物种多样性保护和生态保育提供重要理论依据。     

种子重量与海拔的相关性分析：

种子重量与海拔的关系是植物生态学中重要而尚存争议的问题。本文对中国123科853种2879份野生植物种子的重量在海拔上的变化特点以及二者之间的相互关系进行了深入研究,结果显示：种子重量总体上与海拔呈负相关,种子重量级别多样性和生活型多样性随海拔上升呈阶梯状下降。但7级种子中,只有10。级种子的重量与海拔呈负相关;7种生活型中,只有灌木和匍匐草本的种子重量与海拔呈负相关;在种水平上,只有8．2％的物种种子重量与海拔存在相关性。本研究揭示了我国种子重量与海拔之间的复杂关系,以及遗传和环境对种子重量的影响,对植物育种、森林管理以及入侵植物的防治具有一定指导意义。     

种子重量与海拔的相关性分析

种子重量与海拔的关系是植物生态学中重要而尚存争议的问题。本文对中国123科853种2879份野生植物种子的重量在海拔上的变化特点以及二者之间的相互关系进行了深入研究,结果显示：种子重量总体上与海拔呈负相关,种子重量级别多样性和生活型多样性随海拔上升呈阶梯状下降。但7级种子中,只有100级种子的重量与海拔呈负相关;7种生活型中,只有灌木和匍匐草本的种子重量与海拔呈负相关;在种水平上,只有82%的物种种子重量与海拔存在相关性。本研究揭示了我国种子重量与海拔之间的复杂关系,以及遗传和环境对种子重量的影响,对植物育种、森林管理以及入侵植物的防治具有一定指导意义。