光照对新疆几种短语植物种子萌发的影响

光照对新疆几种短语植物种子萌发的影响

由于早春植物（ephael模型，以下简称ep）的充分利用和春末、夏初足够的热量资源，早春短生物（如冬末）迅速生长，在干热季节到来之前，他们完成了生活故事，并。它是一类具有特殊生态型的植物类群,主要分布于中亚、准噶尔、地中海沿岸、西亚及北非等地,我国只新疆北部有分布。尽管短命植物的分布地域有限且生活周期短暂,却为分布区的早春带来了繁荣的地貌特征,而且其中的很多种类还是早春的优良牧草和观赏花卉。目前国内外对短命植物已有多方面的研究,主要涉及以下领域:短命植物的区系成分、生态习性、种子萌发特性、形态解剖学研究、豆科短命植物结瘤固氮特性的研究、繁殖特性研究、基因克隆研究方面。近年来短命植物作为防风固沙的先锋植物,更是引起了世界范围内的广泛重视。独行菜(LepidiumapetalumWild.)、离子草(Chorisporatenella)、菥冥(Thlaspiarvense)、糙草(Asperugoprocumbens)均为新疆绿洲内常见的短命植物种类,常见于路旁、沟边分布,尽管植株矮小,但结实率极高,为了研究环境因素(光、温、水等)对短命植物结实性的影响,并最终探索其内在的生理生化及分子机制,对以上四种短命植物在不同生境中的结实性进行了分析,同时对其相应的种子萌发特性也进行了初步探讨,试图为进一步研究短命植物光合速率相关机制提供依据。1材料和方法1.1种子采集和保存材料为2006年6月采自新疆大学校园内生长的四种短命植物独行菜(LepidiumapetalumWild.)、离子草(Chorisporatenella)、菥冥(Thlaspiarvense)、糙草(Asperugoprocumbens)的种子,采集获得的成熟种子于室温放置2~4周后,4℃冰箱中保存待用。材料由新疆大学生命科学与技术学院王虹鉴定。1.2方法1.2.1种子萌发实验在新疆大学校园内选取生长有以上四种短命植物的两种不同生境:(1)阳光直射、水分充足的砂石质土壤;(2)背光的阴坡或林荫带砂石质土壤。统计1m2样方内四种短命植物植株的总数。随后对四种短命植物的株高、分枝数、果枝长、果实数等指标统计,最后进行种子萌发实验。测定方法:每组生境中随机选取四种短命植物各50株,测量植株的整体高度、每株分枝数、果枝长度、角果数/果枝、种子数/果实,取平均值,并计算标准误。1.2.2试验萌发时间设置三种光照、四种温度条件,将种子放入铺有两层定性滤纸的培养皿中,用蒸馏水饱和,置于人工气候箱中,于90%湿度条件下进行萌发试验。每处理设3个重复,每重复50粒种子。自播种日起记录四种种子的起始萌发的天数、萌发持续的天数、7d后的萌发率。种子的萌发以胚根的出现为标志。另外,将四种种子分别播种于蛭石∶珍珠岩(3∶1)和花土∶沙土(3∶1)两种不同的基质中,播深为0.5~1cm。于室内萌发,自然光照。共设3个重复,每重复50粒种子。1.2.3数据计数应用Excel统计分析软件对以上数据进行作图及差异显著性分析。2结果与分析2.1不同立地条件下植物的生长状况及粘结性在新疆大学校园内选取的两种不同生境中,阴坡的水分状况较好,而阳坡的光照时间长、光线充足、温度较高(初步测定温差为3~5℃,12:00测),在这两种不同生境中调查四种短命植物1m2中的植株数。四种植物在两种不同生境下的分布都表现出明显的差异,其中独行菜表现最突出,而糙草差异最小。在个体形态方面,阴坡植株生长状态较差,而阳坡植物十分茂盛。图1研究显示了两种不同生境中四种短命植物的生长状态及结实性的比较。对阴阳坡两组数据进行成组数据t检验的结果表明,两种生境下植株的各检测指标差异都非常显著。在阴坡短命植物只零星分布,平均株高偏低,分枝少,果枝较短,生长状况欠佳;而阳坡的植株生长相对繁茂,株形较高大,分枝数、果枝数、果实数等均远远超出阴坡植物,发育也更加完善。表12.2不同温度和光照对冲火温度与光照的影响对不同生境中的四种短命植物种子的萌发率无显著差异(数据未显示)。进一步设置了不同的温度梯度(10~25℃,模拟春季自然环境)和光照时间(0、18和24h),对四种短命植物的种子萌发特性统计看出不同温度与光照对种子萌发率的影响。统计分析显示,相同温度下,光照对独行菜种子的萌发无显著影响。而在四种不同温度下,独行菜的萌发特性则表现较显著差异。当温度在测定范围内逐渐升高时,独行菜种子萌发加快,萌发齐性也随之提高,种子萌发率有大幅度的提高。图2a不同的温度和光照似乎对离子草种子的萌发均无显著影响。但随温度的升高,始萌发期逐渐缩短,持续天数减少。而最终的萌发率无明显改变。图2b菥冥的萌发率未受到温度和光照变化的影响,与离子草相似的是,随着温度不断升高,种子始萌发期随之提前,萌发持续天数也缩短。图2c由于在同样的温度和光照条件下,培养皿中的糙草种子始终未见萌发,因此未显示数据。调查统计初步看出,光照对四种种子萌发,无论是从萌发率还是萌发齐性来说,差异都不显著。温度的升高对独行菜种子萌发率影响比较显著,而对离子草和菥冥来说,温度的升高只是使种子萌发加快,并不影响总的萌发率。表2,图2基于以上结果,进一步设置了两种不同的土壤基质,观察在自然条件下,四种短命植物种子的萌发情况。结果四种短命植物均显示一致的趋势,即在蛭石∶珍珠岩基质中的种子萌发快,萌发率较高;而播于花土∶沙土基质中的种子萌发慢,萌发率低。显著的特点是糙草在两种土壤基质中均得到萌发。表33不同立地条件下种子萌发期的差异3.1根据近年来相关报道,许多短命植物的解剖结构具有C4植物的特征,即在维管束鞘中具有大量的叶绿体,形成花环结构,这使得短命植物可以充分利用日照,提高光合效率,从而在短期内完成生活史以避开干旱生境。研究选择了新疆常见的四种短命植物,对不同光、温、水条件的生境中植株的结实性及种子萌发特性进行了调查及统计分析,试图寻找影响短命植物高光效的环境因素。统计结果发现,短命植物尽管植株相对矮小,但其生殖生长与营养生长的比值很高,每株的结实率非常大。以独行菜为例,株高为50cm的植株能结2×104~5×104粒种子。对短命植物这种高光效及异速生长特性的探究将为提高植物光合作用效率的研究提供素材。3.2对四种短命植物的生长及结实特性的调查分析表明:阳坡充足且长时间的日照和较高的温度条件对所研究的四种短命植物有非常明显的促进作用,而此时的水分状况在所研究的环境中不占主导作用。相比较而言,在种子萌发阶段,当供应充足的水分条件时,温度(独行菜除外)和光照对四种植物种子的萌发率几乎没有影响。初步分析结果得出:(1)四种短命植物在萌发期的主要影响因素为水分状况;但增加光照时间及升高温度会缩短种子萌发的持续时间,提高种子萌发齐性。(2)随后的幼苗生长及成株发育主要受到温度和光照的促进。由于独行菜在萌发期与生长发育期均受到温度的影响,因此可能导致了它在阴、阳坡样方中个体数的差异比其他三种植物都显著。以上结果与自然条件下的情况相吻合。通常新疆北部地区春季3~4月的平均温度为-1.6~11.3℃,而此间的融雪水与降水量为全年最高,这一时段为短命植物萌发最集中的时间,此时的土表蒸发量较低,水分相对充沛,为短命植物的正常萌发及随后的顺利生长发育提供了自然环境的保障;当温度不断升高,光照时间和强度不断增加,短命植物利用土壤中存留的水分快速生长和发育,在干旱季节来临之前迅速大量结实,完成生命周期。四种短命植物的高结实率和种子萌发特性适应了早春生境,又为逆境的繁衍提供了大量的种子。3.3不同土壤基质对种子萌发也有很大影响。四种短命植物的种子在蛭石∶珍珠岩中的萌发率显著高于花土∶沙土基质。在同样的水分饱和的基质条件下,蛭石∶珍珠岩的透气性比花土∶沙土基质强,由于在种子萌发时期的呼吸强度大,因而需消耗较大量的氧气,如果处于厌氧状态,种子就没有足够的营养供其突破重重障碍,萌发出土。而以上两种基质中的萌发率与培养皿中种子比较,前者明显比后者低。可能是由于在培养皿水分、空气都供应充分,且除了种皮的限制外没有其他的阻碍,因此绝大多数种子都能顺利萌发并继续生长,而埋于土中种子的水分、空气状况明显较差,且土层对种子出苗也是一个重要的限制因素(多数短命植物种子很小),因此能够萌发出土且继续生长的幼苗也是生理状况较旺盛的苗,它能够保证在自然界较为严酷的环境中顺利完成整