青藏高原高寒草甸常見毛茛科植物繁殖對(duì)策研究.pdf

1、繁殖對(duì)策尤其資源分配問題是植物生活史研究的核心，人們對(duì)植物資源分配的研究主要集中在(有性)繁殖分配和性分配。前者是植物生活史進(jìn)化研究的核心，后者研究繁殖資源在雌雄兩性功能間的最優(yōu)分配問題，主要解釋植物繁育系統(tǒng)的多樣性。青藏高原東部高寒草甸特殊的植被類型包含了許多獨(dú)特的植物類群。這些植物如何適應(yīng)青藏高原獨(dú)特的環(huán)境條件，表現(xiàn)出什么樣的繁殖對(duì)策，為繁殖生態(tài)學(xué)家、進(jìn)化生物學(xué)家提供了獨(dú)一無二的研究契機(jī)。因此，我們選擇在青藏高原東部的高寒草甸，以比

2、較原始的植物類群一毛茛科植物為研究對(duì)象，選擇一些常見種探討其繁殖對(duì)策，如繁殖分配和性分配問題，試圖揭示這些植物如何適應(yīng)環(huán)境條件，最后的結(jié)果表明： 1)高寒草甸高海拔區(qū)，自交植物(如小花草玉梅A.rivularis和鈍裂銀蓮花A.obtusiloba)的繁殖不受花粉限制，而完全異交植物(毛茛狀金蓮花T. ranunculoides)的繁殖受花粉限制，表明高海拔地區(qū)植物的白花授粉能力可能是一種繁殖保障機(jī)制，能夠避免惡劣環(huán)境對(duì)植物有性

3、繁殖的不利影響； 2)海拔高度對(duì)植物的影響因種而異，不同的物種受影響的繁殖性狀不同，即使同屬親緣種間也存在差異，表明不同物種對(duì)相似環(huán)境壓力的適應(yīng)對(duì)策不同：而且，海拔高度對(duì)植物的影響在一定程度上依賴于植物個(gè)體大小，說明植物通過調(diào)整其個(gè)體大小與繁殖性狀的關(guān)系來適應(yīng)環(huán)境梯度的變化； 3)植物花期和果期的繁殖分配并不完全隨海拔升高而減小(只有小花草玉梅的果期RA隨海拔升高而減小30％)，與Iwasa和Cohen的預(yù)測(cè)不完全一致(

4、他們認(rèn)為繁殖分配隨生長季縮短而減小)。一個(gè)可能的原因是我們所研究的高寒草甸的土壤營養(yǎng)更高，可能補(bǔ)償了更短的生長季的影響。植物性分配隨海拔的變化與交配系統(tǒng)有關(guān)，自交不親合的毛茛狀金蓮花沒有表現(xiàn)出性分配的改變，而自交親合的小花草玉梅偏雄的性分配，鈍裂銀蓮花對(duì)吸引結(jié)構(gòu)更高的分配可能是對(duì)高海拔的適應(yīng)； 4)種群間花展示(花大小)存在顯著的變異，遮蔭環(huán)境中植物的花更小，性分配偏雌，更注重雌性功能的投入，而且花大小的變異并不依賴于植物大小，

5、但是花大小的處理不影響雌、雄適合度，可能不是選擇的直接作用造成的； 5)隨植物大小增加而偏雌的性分配有遺傳基礎(chǔ)，這種遺傳決定的相關(guān)關(guān)系進(jìn)一步說明植物可以通過調(diào)整個(gè)體大小與繁殖性狀的異速關(guān)系來適應(yīng)環(huán)境條件(如海拔)的變化。而且，植物大小與生理性狀(如凈光合速率、葉面積等)表現(xiàn)出顯著的正的遺傳相關(guān)：個(gè)體越大，資源獲取能力越強(qiáng)，表明個(gè)體大小依賴的偏雌的性分配有其生理基礎(chǔ)； 6)花序內(nèi)從基部一頂部的開花順序，花的性分配偏雄：頂部

6、花的雄蕊數(shù)及花粉數(shù)更多，心皮數(shù)及胚珠數(shù)更少，而這種花序內(nèi)的模式是“結(jié)構(gòu)效應(yīng)”造成的，但其適應(yīng)意義仍不清楚； 7)花的性狀(如盔部高，雄蕊重，雄蕊數(shù)，雌蕊重，心皮數(shù)，花冠重及花粉／胚珠比等)都有極顯著的遺傳變異(如露蕊烏頭花的性狀有較高的廣義遺傳力，0.38-0.6)，種子重、種子數(shù)及結(jié)籽率也表現(xiàn)出極顯著的遺傳變異，只有單個(gè)種子大小沒有表現(xiàn)出顯著的遺傳差異： 8)剔除個(gè)體大小不同(表示資源獲取能力不同)的影響后，花的性狀間

7、都表現(xiàn)出極顯著的正的遺傳相關(guān)。隨著花的位置變化(從基部-頂部)，性狀間的遺傳相關(guān)逐漸降低，明顯受位置效應(yīng)的影響。而且，花的大小與花的數(shù)目之間，種子大小與種子數(shù)之間同樣表現(xiàn)出極顯著的遺傳正相關(guān)，沒有表現(xiàn)出權(quán)衡關(guān)系，不支持以往的理論預(yù)測(cè)； 9)我們的結(jié)果不支持性分配理論中“雌雄功能間存在權(quán)衡(trade-off”的假設(shè)：花期植物對(duì)雌、雄蕊間的投入存在正的遺傳相關(guān)，這種相關(guān)性不依賴于花的位置；而且，去除雄蕊并沒有增加種子產(chǎn)量，反而減少