鄂尔多斯高原锦鸡儿属植物叶表皮特征及生态适应性

在光学显微镜和扫描电镜下,对鄂尔多斯高原上从东到西分布的8种锦鸡儿属(Caragana)植物的叶表皮特征进行了观察,发现该属植物的叶表皮细胞形状有多边形和不规则形两种类型;气孔轴式类型主要是不定式。旱中生的秦晋锦鸡儿(C. purdomii)的气孔密度及气孔指数最高,其它7种旱生种类(甘蒙锦鸡儿(C. opulens)、中间锦鸡儿(C. intermedia)、柠条锦鸡儿(C. korshinskii)、荒漠锦鸡儿(C. roborovskyi)、狭叶锦鸡儿(C. stenophylla)、藏锦鸡儿(C. tibetica)和短脚锦鸡儿(C. brachypoda))的偏低。在同种锦鸡儿中,中间锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、藏锦鸡儿的气孔密度随环境干旱程度的增加而增加,柠条锦鸡儿的气孔密度则减少;狭叶锦鸡儿、藏锦鸡儿的气孔指数随环境干旱程度的增加表现为上升,中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿的气孔指数表现为下降。中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿、藏锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的表皮均密被表皮毛,是对干旱环境的适应特征。旱生种类比中生种类的表皮特性具有更高的可塑性,在半荒漠地带能够成为建群种的狭叶锦鸡儿和藏锦鸡儿的可塑性指数最高。在扫描电镜下,气孔位置有两类:气孔与表皮细胞齐平、气孔陷于表皮细胞之下。表皮上有角质层和蜡质;表皮毛为单细胞非腺毛。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性 Ⅱ.光合特性和水分代谢特性(英文)

研究了不同地区(117.6o ~105.7o E,44.6o ~38.8o N)分布的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(Caragana davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)种群的光合特性和水分代谢特性。结果发现:(1)由东向西小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿净光合速率对光合有效辐射的响应增强;净光合速率达到最大值时所对应的空气湿度依次下降;净光合速率达到最大值时所对应的气温依次增加。光合日进程午前优势逐渐升高,光合速率逐渐升高,光能利用率逐渐升高,蒸腾速率逐渐降低,水分利用效率显著升高,叶含水量逐渐降低,植株逐渐采取低蒸腾、高光合的节水对策。这些生理变化与它们分布区的光、温、湿条件相适应。这是小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿发生地理替代分布的生物学基础。(2)小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合系统对光合有效辐射、空气湿度和气温的适应都表现出连续性,而且这种连续性与环境的梯度变化相一致。不同种、不同地点光合日进程、日净同化积累值、蒸腾日进程、日蒸腾积累值、水分利用效率以及叶含水量日变化也随经度自东向西呈连续变化。光合特性和水分代谢特性表明小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的地理替代分布是连续过渡的,是一个连续地理渐变群。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性Ⅱ.光合特性和水分代谢特性

研究了不同地区(117.6°～105.7°E,44.6°～38.8°N)分布的小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla Lam.)、中间锦鸡儿(Caraganadavazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)种群的光合特性和水分代谢特性.结果发现:(1)由东向西小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿净光合速率对光合有效辐射的响应增强;净光合速率达到最大值时所对应的空气湿度依次下降;净光合速率达到最大值时所对应的气温依次增加.光合日进程午前优势逐渐升高,光合速率逐渐升高,光能利用率逐渐升高,蒸腾速率逐渐降低,水分利用效率显著升高,叶含水量逐渐降低,植株逐渐采取低蒸腾、高光合的节水对策.这些生理变化与它们分布区的光、温、湿条件相适应.这是小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿发生地理替代分布的生物学基础.(2)小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合系统对光合有效辐射、空气湿度和气温的适应都表现出连续性,而且这种连续性与环境的梯度变化相一致.不同种、不同地点光合日进程、日净同化积累值、蒸腾日进程、日蒸腾积累值、水分利用效率以及叶含水量日变化也随经度自东向西呈连续变化.光合特性和水分代谢特性表明小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的地理替代分布是连续过渡的,是一个连续地理渐变群.     

小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的生态和水分调节特性比较研究

对锦鸡儿属羽状叶类群的代表植物——小叶锦鸡儿和假掌状叶类群的代表植物——狭叶锦鸡儿的地理分布、生长发育、形态结构、渗透调节和水分代谢进行了比较研究。小叶锦鸡儿在内蒙古高原分布于东起呼伦贝尔 (1 2 4 .0 0°E)西至达茂旗(1 1 0 .4 3°E)的半湿润至半干旱地区 ,生长发育最适地区是锡林浩特 ;狭叶锦鸡儿在内蒙古高原分布于东起锡林浩特 (1 1 6 .0 7°E)西至阿拉善 (98°E)的半干旱至极干旱地区 ,生长发育最适地区是阿拉善。这种分布格局和生长发育适应性说明 ,狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿更适宜干旱环境。小叶锦鸡儿叶片平展、被绿色柔毛 ,有时上面近无毛 ,狭叶锦鸡儿叶片呈瓦状、被粉白色柔毛 ;狭叶锦鸡儿叶片厚度 /面积比值和长 /宽比值大于小叶锦鸡儿 ,叶片生物量小于小叶锦鸡儿。这些特性使狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿保水能力强。由于狭叶锦鸡儿的渗透调节物质浓度大于小叶锦鸡儿 ,导致细胞渗透势低于小叶锦鸡儿 ;狭叶锦鸡儿叶含水量低于小叶锦鸡儿 ,束缚水 /自由水比值大于小叶锦鸡儿 ;狭叶锦鸡儿叶水势低于小叶锦鸡儿。这些特性表明狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿渗透调节能力强。狭叶锦鸡儿的蒸腾速率和日蒸腾积累值均小于小叶锦鸡儿 ,水分利用效率高于小叶锦鸡儿。由于叶形态变异、良好的渗透调节功     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性Ⅰ.生态学和RAPD证据

植物种群调查结果证实,小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii Kom.)在内蒙古高原形成地理替代分布.种群分布、分类、形态、生长发育和遗传结构研究结果表明,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是连续的、渐变的,三个种在内蒙古高原自东向西形成一个地理连续渐变群.分析内蒙古高原的气候变迁和小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿及柠条锦鸡儿的地理替代分布状况认为,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是适应环境演化的结果.     

四种灌木幼苗对水分胁迫的生理响应

柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、白皮锦鸡儿(C.leucophloea)、刺叶锦鸡儿(C.acanthophylla)和长枝木蓼(Atraphaxis virgata)是乌鲁木齐周边植被组成中的重要植物种,在植被恢复中具有潜在价值。研究通过人工控制水分比较这4种灌木对干旱胁迫的生理响应,结果表明:叶片的组织含水量和叶绿素含量随着干旱胁迫的加剧而降低;脯氨酸在干旱胁迫下的积累程度较可溶性糖大;除刺叶锦鸡儿外其它植物幼苗的丙二醛在干旱胁迫下均无明显的积累(P>0.05)。4种灌木在干旱胁迫下通过渗透调节、保持膜系统稳定等途径维持正常的生理活动,对干旱具有一定的适应能力。4种灌木抗旱能力的排序为白皮锦鸡儿>柠条锦鸡儿>长枝木蓼>刺叶锦鸡儿。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性 I．生态学和RAPD证据

植物种群调查结果证实,小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam．)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz．)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom．)在内蒙古高原形成地理替代分布。种群分布、分类、形态、生长发育和遗传结构研究结果表明,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是连续的、渐变的,三个种在内蒙古高原自东向西形成一个地理连续渐变群。分析内蒙古高原的气候变迁和小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿及柠条锦鸡儿的地理替代分布状况认为,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是适应环境演化的结果。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性 Ⅰ.生态学和RAPD证据(英文)

植物种群调查结果证实,小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)在内蒙古高原形成地理替代分布。种群分布、分类、形态、生长发育和遗传结构研究结果表明,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是连续的、渐变的,三个种在内蒙古高原自东向西形成一个地理连续渐变群。分析内蒙古高原的气候变迁和小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿及柠条锦鸡儿的地理替代分布状况认为,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是适应环境演化的结果。     

基于ITS序列和trnL-F序列探讨小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的种间关系

中间锦鸡儿Caragana davazamcii Sancz.的分类处理一直存在争议, 它与小叶锦鸡儿C. microphylla Lam.和柠条锦鸡儿C. korshinskii Kom.的关系尚不清楚。该种被处理为一个独立的种或后两个种的变种。本文利用ITS序列和叶绿体trnL-F序列, 综合形态和地理分布, 探讨了中间锦鸡儿的起源及与另外两个种的种间关系。结果显示, 中间锦鸡儿的trnL-F序列与小叶锦鸡儿完全一致, 而与柠条锦鸡儿有明显差异。中间锦鸡儿的ITS序列高度纯合, 不支持该种可能是杂交起源的假设。相反, 另外两个种的ITS序列均出现多个位点杂合, 克隆后均得到2种不同的序列。中间锦鸡儿的ITS序列与小叶锦鸡儿2种序列中的1种完全一致。该结果表明, 中间锦鸡儿可能作为亲本之一参与了小叶锦鸡儿的杂交起源, 或者基因流是造成这两个种形态相似的主要原因。中间锦鸡儿与柠条锦鸡儿形态上的相似可能是趋同进化的表现。     

内蒙古地区锦鸡儿属3种植物叶脉序比较研究

以内蒙古地区锦鸡儿属3种植物小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿为对象,利用光学显微镜观察了它们的叶脉序特征,并测定相应的数量指标.结果表明,3种锦鸡儿植物叶片在脉序类型、三级脉类型、高级脉类型、盲脉类型及分枝、网眼形态上没有明显的差别;在各级脉粗细、二级脉夹角、三级脉疏密度以及网眼发育等特征上均表现出随地理分布自东向西逐步递增、递减、密集和趋于完善的变化特点,且有交叉重叠现象;在一级脉的粗细、二级脉的分枝、二级间脉的类型、三级脉疏密等特征上,中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿差异较小.研究发现,内蒙古地区锦鸡儿属3种植物在多数叶脉序形态特征和一些数量化指标上没有明显的差异,其亲缘关系较为紧密,但中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿在种间关系上可能更为接近;3个种自东向西呈现很强的相似性和渐变性分布,表现出地理渐变的趋势.     

锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原区系和植被中的作用

锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原分布有9种。是物种多样性相对丰富的一个地区。其中中间锦鸡儿Caragana korshinskii var. intermedia,在鄂尔多斯高原东部和毛乌素沙地被当作优选的、广泛栽培的、习见的固沙和水土保持灌木树种。从植物区系成分上分析,主要是中亚成分和东亚成分,中亚成分有蒙古高原分布,阿拉善分布,戈壁-蒙古分布,内蒙古草原-黄土高原分布;东亚成分有华北分布,华北-青藏高原分布,以及蒙古高原南部-青藏高原成分。这些成分充分反映出这一地区与相邻地区的联系和过渡性。形成明显替代现象是本区东部的C. korshinskii var. intermedia与西部的C. korshinskii之间的替代。灌木种类是鄂尔多斯高原的优势生活型植物。在鄂尔多斯高原分布的14个主要灌木群落中,其中有4个重要的锦鸡儿群落,即中间锦鸡儿群系Form. Caragana korshinskii var. intermedia,狭叶锦鸡儿群系Form. Caragana stenophylla,柠条锦鸡儿群系Form. Caragana korshinskii,藏锦鸡儿群系Form. Caragana tibetica。中间锦鸡儿群系为优良的固沙和水土保持灌木。藏锦鸡儿群系则主要分布在西鄂尔多斯,为自然分布。在硬地及覆沙梁地形成高达40~80 cm的小沙丘包,在灌丛中占绝对优势,是锦鸡儿属植物在鄂尔多斯高原最典型的景观之一。这些锦鸡儿属植物群落对于揭示植被从东到西典型草原-荒漠化草原-荒漠的地带性分布具有典型的表征意义。     

锦鸡儿属3种植物的核型研究

以锦鸡儿属中间锦鸡儿、柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿为材料,用光学显微镜观察了3种锦鸡儿的染色体,按全国第一次植物染色体学术讨论会建议的标准进行了核型分析。结果表明,3种锦鸡儿的体细胞染色体数目2n=16,核型公式分别为:中间锦鸡儿2n=2x=16=10m 6sm、柠条锦鸡儿2n=2x=16=12m 4sm、狭叶锦鸡儿2n=2x=16=14m 2sm,中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的核型属于2A型,狭叶锦鸡儿的核型属于2B型。狭叶锦鸡儿二倍体染色体核型为首次报道。     

生态脆弱带不同区域近缘优势灌木的生理生态学特性

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿分别为中国北方生态脆弱带典型区域——科尔沁沙地、毛乌素沙地和腾格里沙漠的优势灌木。为了探讨生长在地理位置相距很远的不同气候类型区、但亲缘关系较近的沙漠植物种之间特性的差异及近缘种间引种成功的可能性 ,对 3种灌木在原产地和引种地 (腾格里沙漠 )的气体交换、叶绿素荧光参数、β胡萝卜素和脯氨酸累积等特性进行了对比研究 ,结果显示 :各区优势灌木的气体交换特征不同 ,主要依照区域光照和温湿条件的不同组合而变化 ,各区域的环境条件组合最利于其建群种的生长 ;引进种对引种地环境变化的反应调节较乡土种敏感 ;地理位置相距较近的近缘种间生理特性相近 ,引种易于成功     

Interspecific Transition Among Caragana microphylla,C. davazamcii and C. korshinskii Along Geographic Gradient. Ⅰ. Ecological and RAPD Evidence

The former plant population survey has shown that three genetically-related species, Caragana microphylla Lam., C. davazamcii Sancz. and C. korshinskii Kom., form a geographical replacement series in Nei Mongol Plateau. The present study on population distribution, taxonomy, morphology, development and genetic structure demonstrated that the geographical distribution of these three species was successive and in gradual change, thus forming a geographical cline which extended from the east to the west of Nei Mongol Plateau. With an analysis of climate change over time, it was considered that the formation of this geographical cline was a result of plant adaptation to its natural environment.     

内蒙古高原荒漠区几种锦鸡儿属(Caragana)优势植物的生理生态适应特性

比较了内蒙古高原荒漠区4种锦鸡儿属(Caragana)优势植物——柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿、垫状锦鸡儿和荒漠锦鸡儿的生理适应特性。研究发现:4种锦鸡儿属植物中,荒漠锦鸡儿的叶片含水量、束缚水/自由水比值、水势以及水分利用效率最低,气孔导度日变化表现为与气温变化相似的早晚低、中午高的单峰曲线。4种锦鸡儿蒸腾速率日变化状况相似,均在10:00达到最大,以后逐渐降低,但日蒸腾积累值垫状锦鸡儿<荒漠锦鸡儿<柠条锦鸡儿<狭叶锦鸡儿。相比较,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿对当地的水分条件有良好的适应性,能够保持较好的水分状况,水分亏缺在15%以下,而荒漠锦鸡儿叶水分亏缺日变幅较大,保水能力不及其它3种。渗透调节比较研究发现:荒漠锦鸡儿的渗透势最低,细胞质离子浓度最高,无机渗透调节物产生的渗透势所占的比例也更大,说明其低渗透势的维持主要来自无机渗透调节物质的较多积累。保护酶和自由基比较研究发现:POD和SOD活性荒漠锦鸡儿明显高于其它3个种,但CAT活性在4种植物中无显著差别;叶片自由基含量狭叶锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>柠条锦鸡儿>垫状锦鸡儿。这些结果表明:(1)荒漠锦鸡儿对干旱环境的适应方式与其它3种不同,柠条锦鸡儿、狭叶锦鸡儿和垫状锦鸡儿以强保水能力、维持稳定的水分而适应,而荒漠锦鸡儿以更负的渗透势、更高细胞质离子浓度弥补其更多的水分消耗和对水分变化的强耐性而适应,较高的保护酶活性可能是其强耐性的生理基础之一。(2)保水能力弱的锦鸡儿种主要通过无机离子的积累,调节细胞质渗透势,保持水分平衡,这是一种相对节省能量的适应对策。     

小叶、中间和柠条三种锦鸡儿的分布式样及其生态适应

确定了小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿3种植物的分布式样:小叶锦鸡儿为蒙古高原东部-F松辽平原西部-华北山地分布种,中间锦鸡儿为东戈壁-鄂尔多斯高原-黄土高原北部分布种,柠条锦鸡儿为南阿拉善-西鄂尔多斯分布种。小叶锦鸡儿适应分布于蒙古高原典型草原带和森林草原带以及华北山地落叶阔叶林带,在草原带高平原上可形成灌丛化草原的景观,在草原带的沙地上可形成以小叶锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;中间锦鸡儿适应分布于蒙古高原的荒漠化草原及草原化荒漠带、鄂尔多斯高原的典型草原和荒漠化草原带的沙地及梁地上、黄土高原北部的黄土丘坡上,常形成以中间锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;柠条锦鸡儿则适应分布于草原化荒漠和典型荒漠带的固定和半固定沙地上。近缘的3种锦鸡儿的地带性分布从东至西或从北向南形成明显的有规律的地理替代分布格局。     

锦鸡儿属(豆科)一新组合

中间锦鸡儿(Caragana korshinskii var. intermedia), 与柠条锦鸡儿(C. korshinskii)和小叶锦鸡儿(C. microphylla)是近缘种.但以前有不同的分类学名称和处理,本文把它作为柠条锦鸡儿的一个变种(C. korshinskii Kom. var. intermedia (Kuang et H. C. Fu) M. L. Zhang & G. H. Zhu)来处理.     

Interspecific relationships of Caragana microphylla,C. davazamcii and C. korshinskii (Leguminosae) based on ITS and trnL-F data sets

The taxonomic treatment of Caragana davazamcii Sancz. has been a controversial matter, as its relationship with C. microphylla Lam. and C. korshinskii Kom. is not clear. It was treated as an independent species, or a variety under C. microphylla or C. korshinskii. This study is to examine the interspecific relationship of these three species and the origin of C. davazamcii based on internal transcribed spacer (ITS) and non-coding region of chloroplast trnL-F, combined with morphological data and geographical distribution. The trnL-F sequence of C. davazamcii is identical to that of C. microphylla but differs distinctly from that of C. korshinskii. The high congruence of ITS copies through both direct and cloning sequencing rejects the recent hybridization hypothesis of C. davazamcii between C. microphylla and C. korshinskii. In contrast, two different ITS sequence copies were found respectively in each individual of C. microphylla and C. korshinskii. One of the two ITS sequences in C. microphylla is identical to that of C. davazamcii. This result indicates that C. davazamcii might have taken part in the hybridization of C. microphylla as one parent , or that extensive gene flow might have occurred between these two species, thus resulting in the morphological similarity of them. However, the similarity of some morphological characters of C. davazamcii to those of C. korshinskii might result from the convergent adaptation to their common ecological environment.