荒漠孑遗植物裸果木的开花物候特征

2014年和2015年连续2年对哈密和乌恰裸果木(Gymnocarpos przewalskii)自然种群的开花物候特征进行野外定点观测,并运用相对开花振幅、开花强度和开花同步性等参数对其开花物候特征进行分析。结果表明,2个种群每年均开1次花,4月下旬到5月上旬进入始花期,开花进程基本相似,均呈单峰曲线,具有较高的开花同步性,呈现"集中大量"开花模式;在个体水平上,始花期、终花期在种群和年份间略有差异;单花持续时间在年际间是稳定的,但在种群间有所不同,即乌恰种群的单花持续时间略长于哈密种群;不同裸果木种群的开花数与结籽数间均呈极显著正相关,开花同步性指数与相对开花强度间呈显著负相关;乌恰种群的始花期与开花数间呈负相关。裸果木个体开花振幅、开花同步指数及开花模式在种群和年份间的相似性很大程度上是由其在长期的地理变迁中形成的遗传特性决定的,而始花期和开花持续时间等开花物候特征的差异主要是由环境和气象因子(海拔、气温、降水及光照)差异造成。研究结果对于探讨该属植物的繁殖生物学特性及其保护具有重要意义。     

荒漠孑遗植物裸果木种子时空扩散特性

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)是亚洲中部荒漠区少有的第三纪孑遗物种,由于气候变化及人为干扰,其自然种群分布范围不断缩小。种子扩散作为植物生活史过程中的重要阶段,不仅对物种生存及其多样性至关重要,还影响物种分布范围和局部丰度。2015年和2016年分别在新疆哈密地区,采用布设种子收集器的方法,对其自然种群种子扩散的时空动态进行了定点连续观测。结果表明:该物种于当年6月上旬开始扩散,2015年略早于2016年。每年种子扩散持续时间约两个月,扩散趋势为单峰曲线,且呈集中大量扩散的模式,扩散高峰期与当年初次月降水高峰期吻合;在顺风的正南和东南方向上,种子扩散密度大且距离远;种子扩散主要集中在母株冠幅下,随着距母株距离的增加,种子扩散密度减少,二者间存在极显著的负相关性(P0.01),由于裸果木枝条繁多,对风力强度起到了一定的阻碍作用,可能是造成种子集中扩散在母株下的原因。裸果木种子扩散受外界环境(降水、风向)和自身因素等方面的影响,当种子在大量降水前完成扩散,将有利于种子在适宜的微生境萌发,是对多风、干旱的恶劣生境的一种长期适应。     

孑遗植物裸果木历史分布格局模拟及避难区研究

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)是国家一级保护植物,亦是古地中海第三纪孑遗成分。该文基于Maxent模型结合ArcGIS预测裸果木种群自冰期以来的分布变化、影响种群分布的主导气候因子及气候避难所位置。结果表明:随历史气候的变迁裸果木由末次间冰期经末次盛冰期进入全新中期,分布区面积呈现显著下降的趋势,而适应区面积呈先降低后增加趋势。目前主要分布于新疆中西部、甘肃河西走廊中部、玉门关以西北缘、内蒙古西部及宁夏北部等地。因祁连山山脉、阿尔金山山脉、昆仑山山脉及贺兰山山脉的阻挡,冰期在甘肃的河西走廊(疏勒河、党河流域)、玉门关西北缘(哈密)、内蒙古西部(雅布赖)及新疆(塔里木)等盆地形成了部分避难区。采用刀切法筛选出影响种群分布变化的4个主导因子及变化区间,即年降雨量变化范围为64.49~116.36mm、最湿季度降雨量变化范围为35.99~72.82mm、最冷季节温度变化范围为-13.31~-8.18℃及年均温变化范围为6.20~7.31℃。相对于温度的影响,水分对种群分布的影响更大。     

濒危植物凹叶厚朴的花部综合特征和繁育系统

为了解凹叶厚朴(Magnolia officinalis subsp.biloba)濒危的生殖生物学原因,通过野外观测,运用杂交指数、花粉-胚珠比、花粉活力和柱头可授性观测、人工授粉和套袋实验等方法,对凹叶厚朴种群的开花生物学、繁育系统进行了研究。结果表明:凹叶厚朴单花花期一般为4～5d,单花花期根据形态和散粉时间可分为4个时期:蕾期、初开期、盛开期和凋零期;种群于4—5月开花,一般开花历时30d左右,但不同地点、年份间有所差异;种群无开花高峰,单株平均开花数量为171.4～188.8朵,平均开花振幅为5～6朵·株-1·d-1;凹叶厚朴杂交指数为4,花粉胚珠比为5728.86,结合人工套袋和授粉实验结果可确定,繁育系统为异交,传粉过程需要传粉者;花粉活力较高(94%),且花粉活力可维持至散粉后的第6天。散粉后,柱头可授性显著下降,花粉高活力期与柱头可授期有5～6h的重叠;自然状况下结果率和单果出种百分率低,异株异花授粉可明显提高结果率和单果出种百分率,二者相对自然状况分别提高14.25%和43.66%。表明自然状态下传粉效率低、柱头最佳可授期短、同株自花授粉败育严重是其濒危的主要生殖生物学原因。     

紫荣莉的花部综合特征与繁育系统

采用定株观察,运用花粉-胚珠比、联苯胺-过氧化氢法、杂交指数和套袋实验等方法,对紫茉莉（Mirabilis jalapa L．）的开花状态及繁育系统进行了研究。结果表明：种群花期一般为6—10月,单花花期一般为2—3d;单花花期依其形态和散粉时间可分为散粉前期、散粉初期、散粉盛期、花闭合期、凋谢期5个时期;在花闭合时期,晴天有66．80％的花的柱头在闭合花冠内,阴天时有81．65％的花的柱头在闭合花冠内,雨天柱头在闭合花冠内的花可达99．22％;按照杂交指数,其繁育系统属于自交亲和,有时需要传粉者;P／O值约为269,判断繁育系统类型属于兼性自交;开花6h左右,柱头的可授性最强,此时花粉活力、置落在柱头上的花粉数及其在柱头上的萌发率都达到最高。套袋实验显示,紫茉莉自然条件下没有无融合现象,繁育系统为自交、异交亲和,以自交为主,但有时也需要传粉者;在长期的环境选择压力下,紫荣莉选择将更多的柱头留在闭合花冠内,是其对不利环境条件的一种适应进化策略。     

濒危植物长柄双花木的花部综合特征与繁育系统

 通过野外观察,运用杂交指数、花粉-胚珠比、人工授粉和套袋实验及等位酶电泳等方法,对长柄双花木(Disanthus cercidifolius Maxim. var. longipes H. T. Chang)自然种群和人工种群的开花状态、繁育系统进行了研究。结果如下：该种单花花期一般6～7 d,开花过程中柱头始终高于花药的位置,花药散粉具有先后顺序,一般2花药先散粉,其余3花药滞后1～2 d。单花花期依其形态和散粉时间可分为5个时期：即散粉前期、散粉初期、散粉盛期、凋谢期。种群开花一般历时49～55 d,但不同地点、年份之间有所差异,推测开花持续时间不同主要是环境条件所致。由于其杂交指数大于4,花粉-胚珠比等于1 250,结合人工套袋和授粉实验以及等位酶电泳结果可以确定该种的繁育系统属于异交为主,部分自交亲和,传粉过程需要传粉者。花粉竞争可能是导致该种濒危的主要的生殖生物学原因。     

紫茉莉的花部综合特征与繁育系统

采用定株观察,运用花粉-胚珠比、联苯胺-过氧化氢法、杂交指数和套袋实验等方法,对紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)的开花状态及繁育系统进行了研究.结果表明:种群花期一般为6-10月,单花花期一般为2～3 d;单花花期依其形态和散粉时间可分为散粉前期、散粉初期、散粉盛期、花闭合期、凋谢期5个时期;在花闭合时期,晴天有66.80%的花的柱头在闭合花冠内,阴天时有81.65%的花的柱头在闭合花冠内,雨天柱头在闭合花冠内的花可达99.22%;按照杂交指数,其繁育系统属于自交亲和,有时需要传粉者;P/O值约为269,判断繁育系统类型属于兼性自交;开花6 h左右,柱头的可授性最强,此时花粉活力、置落在柱头上的花粉数及其在柱头上的萌发率都达到最高.套袋实验显示,紫茉莉自然条件下没有无融合现象,繁育系统为自交、异交亲和,以自交为主,但有时也需要传粉者;在长期的环境选择压力下,紫茉莉选择将更多的柱头留在闭合花冠内,是其对不利环境条件的一种适应进化策略.     

封面植物介绍--裸果木

裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)隶属于石竹科裸果木属,起源第三纪,是古地中海残遗珍稀濒危植物,别名“瘦果石竹”。多年生落叶半灌木,株高50~100 cm。叶线形,长5~20 mm,宽1~1.5 mm,近无柄,顶端短尖,基部稍收缩,偏肉质,表面覆蜡质层,无被毛,无明显叶脉;托叶膜质鳞片状;叶对生或互生。茎有两种形态,直立或曲折,节间膨大,多分枝;老枝灰褐色,剥裂,嫩枝红褐色。     

黑果枸杞的花部结构及繁育系统特征

以宁夏、青海野生分布的黑果枸杞硬枝扦插苗为试验材料,对其开花动态与花部形态特征进行观察,并运用TTC法、联苯胺 过氧化氢法、P/O、OCI和套袋试验等方法针对黑果枸杞花部结构及繁育系统进行研究。结果表明：黑果枸杞5～9月开花,单花持续期2～3 d;黑果枸杞花粉活力在花药开裂时处于最强的状态,达到93.02%,15d后,为2.97%;开花当日黑果枸杞柱头都具有可授性,在散粉后0～36 h内,为传粉受精的最佳时间;杂交指数OCI为3或4,P/O（花粉量与胚珠比）为8 750～10 652,结合坐果率判断黑果枸杞不存在无融合生殖现象,部分自交亲和,繁育系统属于异交,需要传粉者。黑果枸杞的繁育系统以异交为主,但其仍保留着一定的自交花部综合特征。     

稀有植物裸果木的组织培养及植株再生

对稀有植物裸果木进行组织培养研究,在MS培养基上裸果木的下胚轴脱分化形成愈伤组织,并进一步分化形成再生植株。激素种类及其浓度是器官脱分化与植株再生的决定因素。诱导下胚轴形成愈伤组织的最适培养基为MS 1mg／L 6-BA 0．5mg／L NAA;芽分化诱导的最适培养基为MS 1 mg／L6-BA;生根的最适培养基为不含任何激素的1／2MS培养基。     

不同生境下濒危植物裸果木种群结构及动态特征

裸果木(Gymnocarpos przewalskii)为古地中海旱生植物区系孑遗种, 是砾质荒漠的主要建群种之一。通过对安西极旱荒漠国家级自然保护区内3种生境(水冲滩地、山间冲沟、平缓戈壁)条件下裸果木种群的样地调查, 编制不同生境裸果木种群的静态生命表, 绘制其存活曲线和生存分析函数的曲线, 并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测, 以揭示不同生境下裸果木的种群结构和动态特征。结果表明: 3种生境下裸果木种群均属增长型, 数量变化动态指数(V’ pi) > 0, 但对外界干扰比较敏感, 存活曲线趋于Deevey-II型, 表明种群各龄级的死亡率基本接近; 不同生境裸果木种群大小依次为水冲滩地>山间冲沟>平缓戈壁, 结合对种群年龄结构的分析, 进一步表明水分条件较好的水冲滩地和山间冲沟生境更加适宜裸果木生存; 生存分析和时间序列预测表明幼龄个体的缺乏是未来裸果木种群发生衰退的主要原因, 且平缓戈壁生境下的裸果木种群将先于另外两种生境下的种群发生更加快速的衰退。     

利用最大熵模型和规则集遗传算法模型预测孑遗植物裸果木的潜在地理分布及格局

利用野外调查的16个居群分布点和7个环境因子图层, 选择最大熵模型(MAXENT)和规则集遗传算法模型(GARP), 在地理和环境空间上模拟了第三纪孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)在中国西北地区的潜在分布。结果表明: (1)裸果木的潜在适生区全部集中在西北荒漠区, 其中最佳适生区主要集中在3个区域, 一是河西走廊中部和玉门以西、宁夏北部及内蒙古乌拉特后旗; 二是塔里木盆地西北缘; 三是柴达木盆地西北缘两片极小的高度适生区。裸果木的生态位被确定在一个较广的干旱环境空间: 适生区极端最高气温基本上在29.2-36.8 ℃之间, 极端最低气温在-18.3至-13.4 ℃之间; 年平均降水量40-200 mm; 潜在蒸发率在3-15之间。(2) MAXENT和GARP模型都较好地预测了裸果木的潜在分布, 但GARP产生了相对较大、较连续的潜在分布区, 部分过预测了破碎化生境; 而MAXENT预测到的潜在分布区, 在不同区域具有不同的环境适生性指数, 而且成功地排除了不合理的破碎化分布, 从而更直观地展示了裸果木的潜在分布格局和生态位要求。     

蛛网萼开花物候、花部特征及繁育系统研究

为探讨蛛网萼(Platycrater arguta)传粉生物学特性,该研究以江西上饶广丰铜钹山国家级自然保护区、江西阳际峰国家级自然保护区蛛网萼为材料,采用野外观察和人工授粉等方法,对蛛网萼开花物候、花部形态及繁育系统进行了研究。结果表明:(1)蛛网萼为伞形花序,种群花期一般在6月中下旬至8月中旬,单花花期为2~3 d,花序花期持续10 d。两个保护区由于年均温度与光照的不同,花期进程有显著不同。(2)蛛网萼可孕花与不孕花从绿色变为白色时对访花昆虫有吸引作用,不孕花能够增加昆虫的访花频率。(3)蛛网萼花粉胚珠比(P/O)为2 520~3 100,杂交指数即是3或4。(4)繁育体系属于以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者;熊蜂(Bombus sp.)、四条蜂(Apis florea)和油茶地蜂(Andrena cammelia)是蛛网萼的有效传粉昆虫。(5)套袋和人工授粉结果显示,蛛网萼为兼性自交和异交授粉,异株异花授粉能显著提高坐果率及结籽率,这主要与生境中有效传粉昆虫种类、数量少,花粉传递效率低,种群间基因流交流降低以及柱头自花及同株异花传粉等有关,从而表明在蛛网萼现有生境中植株的早期生殖成功受到影响。蛛网萼种群分布范围扩张以有性繁殖为主,无性繁殖作为重要补充及繁殖保障。     

雄蕊合生植物半边莲的花部综合征与繁育系统

 为了解花内雄蕊合生结构的繁殖适应意义, 初步研究了雄蕊合生植物半边莲(Lobelia chinensis)的花部综合征、传粉特性和繁育系统。半边莲花大且鲜艳, 花瓣中下部弯折并合生成背部有裂缝的不封闭的花冠筒。5雄蕊的花药紧密合生成花药筒, 花丝中上半部也合生在一起, 只有花丝基部分离插生于花冠筒上。柱头被包裹在花药筒内。半边莲单花寿命可达5 d左右。雄性先熟, 柱头在伸出花药筒之后才具活性。花的主要访问者为蚂蚁、食蚜蝇和苍蝇类等小型昆虫。半边莲单花花粉数约为(5 200±130)粒、胚珠数约为(55±6)颗, 花粉胚珠比为94.54, 应属于兼性自交繁育系统, 但异交指数和其它特征都显示其以异交为主, 部分自交亲和。套袋和人工授粉实验发现, 半边莲不存在无融合生殖与自发自交, 但自交亲和性高。雄蕊合生(尤其是花药的合生)能把花药中的花粉聚拢在一起在传粉者的一次访问中就被同时带出, 与同样具有较低花粉胚珠比的花粉聚联(Pollen aggregation)传粉过程近似。半边莲的雄蕊合生结构(花药合生成筒、花丝上部也合生)可能与一些特定的花部特征, 如花被合生成未完全封闭的筒、雌雄异熟以及低花粉胚珠比等联系在一起, 形成了适应小型传粉者的“花部综合征”     

雄全异株流苏树的花部特征及繁育系统研究

雄全异株是自然界罕见的繁育系统。通过野外观察和人工授粉实验对雄全异株植物流苏树传粉生物学特征及繁育系统进行研究。结果表明:流苏树的雄花与两性花的雄蕊发育过程基本一致,均能产生功能花粉粒。两性花的两个心皮原基愈合分化形成雌蕊,雄花的两个心皮原基愈合后形成一个空室并停止发育至整体退化。雌蕊先熟,柱头可授期长,花粉在花药开裂后具有活力,室温下,活力维持在10%以上约2周。流苏树靠风和昆虫(主要是蓟马和食蚜蝇)传粉。控制授粉30 d后,自然对照结实率为34.36%;两性花不存在无融合生殖现象,自交亲和,但自发自交的结实率仅10.70%;人工授粉下杂交结实率显著高于自交(同株异花);有性生殖受到传粉者限制;是混合交配系统。证实流苏树是木犀科又一功能性的雄全异株,其依靠雄株增加异交花粉的数量和质量,避免自交衰退;同时两性花的自交亲和保障生殖成功。流苏树雄花的雌蕊退化,从另一个角度证明木犀科的雄全异株是两性株向雌雄异株进化的过渡状态。     

新疆裸果木亚科植物花粉形态学研究

通过光镜和扫镜电镜对新疆产裸果木亚科３属６种植物的花粉形态进行了观察与观察。结果表明：花粉形态有三种类型,裸果木属为散孔类型,治疝草属为三孔类型,拟漆姑草属为三沟类型。具孔类型中,萌发孔边缘界限有不清楚,孔膜不明显,颗粒状纹饰;具沟类型中,萌发沟上有膜覆盖,具颗粒状纹饰。根据花粉形态,编出分属检索表,并讨论了花粉形态在分类中的作用以及各属之间的亲缘关系。     

异果芥的花部综合征及其繁育系统

异果芥Diptychocarpus strictus是十字花科中为数不多的在同一花序上具有两种不同形态果实的短命植物。对其花部综合征及繁育系统的研究结果表明：（1）具有白色花与紫红色花两种不同花色的植株,且其花色是稳定遗传的。两种植株的比例基本上接近1：1。（2）两种植株花序上、下部发育成不同形态果实的花在形态特征上存在差异,同时不同花色植株的花在形态特征上也存在差异。（3）紫红色和白色花植株花序上、下部花的单花花粉量分别为7589.07±976.64、5428.93±900.45、7044.73±557.37和5138.60±813.48;胚珠数分别为31.83±3.36、25.03±3.72、32.03±3.43和25.70±2.61;P/O值分别为241.31±41.85、222.33±52.51、222.19±27.80和201.84±37.52。花粉败育率很低且两种花色植株花序上、下部花的长、短雄蕊之间的花粉败育率均差异显著（P〈0.05）。同一花中短雄蕊花粉量比长雄蕊的多。（4）两种花色植株花序上、下部花之间的长、短雄蕊每花药花粉数、单花花粉数、胚珠数均存在极显著差异（P〈0.01）,均是上部花比下部花的大。（5）两种植株花中长、短雄蕊花粉活力动态变化曲线相似,花粉寿命与柱头可授期具高度的同步性,其花粉活力最高的时期正是柱头的最佳可授期。（6）P/O值、套袋试验、传粉媒介观察和花粉萌发的荧光显微观察结果表明,该物种是以自交为主、异交为辅,具有兼性自交的繁育系统。     

封面植物介绍--裸果木北大核心CSCD

裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)隶属于石竹科裸果木属,起源第三纪,是古地中海残遗珍稀濒危植物,别名“瘦果石竹”。多年生落叶半灌木,株高50-100 cm。叶线形,长5-20 mm,宽1-1.5 mm,近无柄,顶端短尖,基部稍收缩,偏肉质,表面覆蜡质层,无被毛,无明显叶脉;托叶膜质鳞片状;叶对生或互生。茎有两种形态,直立或曲折,节间膨大,多分枝;老枝灰褐色,剥裂,嫩枝红褐色。     

封面植物介绍——裸果木北大核心CSCD

裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)隶属于石竹科裸果木属,起源第三纪,是古地中海残遗珍稀濒危植物,别名“瘦果石竹”。多年生落叶半灌木,株高50~100 cm。叶线形,长5~20 mm,宽1~1.5 mm,近无柄,顶端短尖,基部稍收缩,偏肉质,表面覆蜡质层,无被毛,无明显叶脉;托叶膜质鳞片状;叶对生或互生。茎有两种形态,直立或曲折,节间膨大,多分枝;老枝灰褐色,剥裂,嫩枝红褐色。花两性,为红色、黄绿色;无花瓣,外部透明白色苞片包被;花萼5枚,披针形,顶端具芒尖,有较宽的透明膜质边缘,外被短柔毛;雄蕊10枚,为内外两轮各5枚,仅内轮雄蕊有花药,外轮花药败育,花药球形,纵裂;上位子房,近球形,胚珠1枚;花腋生,聚伞花序,由5~15朵单花组成,单花花期约4 d,种群花期30~36 d。     

封面植物介绍--裸果木北大核心CSCD

裸果木(Gymnocarpos przewalskii Bunge ex Maxim.)隶属于石竹科裸果木属,起源第三纪,是古地中海残遗珍稀濒危植物,别名“瘦果石竹”。多年生落叶半灌木,株高50~100 cm。叶线形,长5~20 mm,宽1~1.5 mm,近无柄,顶端短尖,基部稍收缩,偏肉质,表面覆蜡质层,无被毛,无明显叶脉;托叶膜质鳞片状;叶对生或互生。茎有两种形态,直立或曲折,节间膨大,多分枝;老枝灰褐色,剥裂,嫩枝红褐色。花两性,为红色、黄绿色;无花瓣,外部透明白色苞片包被;花萼5枚,披针形,顶端具芒尖,有较宽的透明膜质边缘,外被短柔毛;雄蕊10枚,为内外两轮各5枚,仅内轮雄蕊有花药,外轮花药败育,花药球形,纵裂;上位子房,近球形,胚珠1枚;花腋生,聚伞花序,由5~15朵单花组成,单花花期约4 d,种群花期30~36 d。瘦果宿存;种子小,长圆形,直径约0.5 mm,褐色,结籽率极低。主根明显,长达4 m,侧根发达,根毛较少。花期5~6月,果期7~8月。