光照對新疆幾種短語植物種子萌發(fā)的影響

光照對新疆幾種短語植物種子萌發(fā)的影響

由于早春植物（ephael模型，以下簡稱ep）的充分利用和春末、夏初足夠的熱量資源，早春短生物（如冬末）迅速生長，在干熱季節(jié)到來之前，他們完成了生活故事，并。它是一類具有特殊生態(tài)型的植物類群,主要分布于中亞、準噶爾、地中海沿岸、西亞及北非等地,我國只新疆北部有分布。盡管短命植物的分布地域有限且生活周期短暫,卻為分布區(qū)的早春帶來了繁榮的地貌特征,而且其中的很多種類還是早春的優(yōu)良牧草和觀賞花卉。目前國內外對短命植物已有多方面的研究,主要涉及以下領域:短命植物的區(qū)系成分、生態(tài)習性、種子萌發(fā)特性、形態(tài)解剖學研究、豆科短命植物結瘤固氮特性的研究、繁殖特性研究、基因克隆研究方面。近年來短命植物作為防風固沙的先鋒植物,更是引起了世界范圍內的廣泛重視。獨行菜(LepidiumapetalumWild.)、離子草(Chorisporatenella)、菥冥(Thlaspiarvense)、糙草(Asperugoprocumbens)均為新疆綠洲內常見的短命植物種類,常見于路旁、溝邊分布,盡管植株矮小,但結實率極高,為了研究環(huán)境因素(光、溫、水等)對短命植物結實性的影響,并最終探索其內在的生理生化及分子機制,對以上四種短命植物在不同生境中的結實性進行了分析,同時對其相應的種子萌發(fā)特性也進行了初步探討,試圖為進一步研究短命植物光合速率相關機制提供依據(jù)。1材料和方法1.1種子采集和保存材料為2006年6月采自新疆大學校園內生長的四種短命植物獨行菜(LepidiumapetalumWild.)、離子草(Chorisporatenella)、菥冥(Thlaspiarvense)、糙草(Asperugoprocumbens)的種子,采集獲得的成熟種子于室溫放置2~4周后,4℃冰箱中保存待用。材料由新疆大學生命科學與技術學院王虹鑒定。1.2方法1.2.1種子萌發(fā)實驗在新疆大學校園內選取生長有以上四種短命植物的兩種不同生境:(1)陽光直射、水分充足的砂石質土壤;(2)背光的陰坡或林蔭帶砂石質土壤。統(tǒng)計1m2樣方內四種短命植物植株的總數(shù)。隨后對四種短命植物的株高、分枝數(shù)、果枝長、果實數(shù)等指標統(tǒng)計,最后進行種子萌發(fā)實驗。測定方法:每組生境中隨機選取四種短命植物各50株,測量植株的整體高度、每株分枝數(shù)、果枝長度、角果數(shù)/果枝、種子數(shù)/果實,取平均值,并計算標準誤。1.2.2試驗萌發(fā)時間設置三種光照、四種溫度條件,將種子放入鋪有兩層定性濾紙的培養(yǎng)皿中,用蒸餾水飽和,置于人工氣候箱中,于90%濕度條件下進行萌發(fā)試驗。每處理設3個重復,每重復50粒種子。自播種日起記錄四種種子的起始萌發(fā)的天數(shù)、萌發(fā)持續(xù)的天數(shù)、7d后的萌發(fā)率。種子的萌發(fā)以胚根的出現(xiàn)為標志。另外,將四種種子分別播種于蛭石∶珍珠巖(3∶1)和花土∶沙土(3∶1)兩種不同的基質中,播深為0.5~1cm。于室內萌發(fā),自然光照。共設3個重復,每重復50粒種子。1.2.3數(shù)據(jù)計數(shù)應用Excel統(tǒng)計分析軟件對以上數(shù)據(jù)進行作圖及差異顯著性分析。2結果與分析2.1不同立地條件下植物的生長狀況及粘結性在新疆大學校園內選取的兩種不同生境中,陰坡的水分狀況較好,而陽坡的光照時間長、光線充足、溫度較高(初步測定溫差為3~5℃,12:00測),在這兩種不同生境中調查四種短命植物1m2中的植株數(shù)。四種植物在兩種不同生境下的分布都表現(xiàn)出明顯的差異,其中獨行菜表現(xiàn)最突出,而糙草差異最小。在個體形態(tài)方面,陰坡植株生長狀態(tài)較差,而陽坡植物十分茂盛。圖1研究顯示了兩種不同生境中四種短命植物的生長狀態(tài)及結實性的比較。對陰陽坡兩組數(shù)據(jù)進行成組數(shù)據(jù)t檢驗的結果表明,兩種生境下植株的各檢測指標差異都非常顯著。在陰坡短命植物只零星分布,平均株高偏低,分枝少,果枝較短,生長狀況欠佳;而陽坡的植株生長相對繁茂,株形較高大,分枝數(shù)、果枝數(shù)、果實數(shù)等均遠遠超出陰坡植物,發(fā)育也更加完善。表12.2不同溫度和光照對沖火溫度與光照的影響對不同生境中的四種短命植物種子的萌發(fā)率無顯著差異(數(shù)據(jù)未顯示)。進一步設置了不同的溫度梯度(10~25℃,模擬春季自然環(huán)境)和光照時間(0、18和24h),對四種短命植物的種子萌發(fā)特性統(tǒng)計看出不同溫度與光照對種子萌發(fā)率的影響。統(tǒng)計分析顯示,相同溫度下,光照對獨行菜種子的萌發(fā)無顯著影響。而在四種不同溫度下,獨行菜的萌發(fā)特性則表現(xiàn)較顯著差異。當溫度在測定范圍內逐漸升高時,獨行菜種子萌發(fā)加快,萌發(fā)齊性也隨之提高,種子萌發(fā)率有大幅度的提高。圖2a不同的溫度和光照似乎對離子草種子的萌發(fā)均無顯著影響。但隨溫度的升高,始萌發(fā)期逐漸縮短,持續(xù)天數(shù)減少。而最終的萌發(fā)率無明顯改變。圖2b菥冥的萌發(fā)率未受到溫度和光照變化的影響,與離子草相似的是,隨著溫度不斷升高,種子始萌發(fā)期隨之提前,萌發(fā)持續(xù)天數(shù)也縮短。圖2c由于在同樣的溫度和光照條件下,培養(yǎng)皿中的糙草種子始終未見萌發(fā),因此未顯示數(shù)據(jù)。調查統(tǒng)計初步看出,光照對四種種子萌發(fā),無論是從萌發(fā)率還是萌發(fā)齊性來說,差異都不顯著。溫度的升高對獨行菜種子萌發(fā)率影響比較顯著,而對離子草和菥冥來說,溫度的升高只是使種子萌發(fā)加快,并不影響總的萌發(fā)率。表2,圖2基于以上結果,進一步設置了兩種不同的土壤基質,觀察在自然條件下,四種短命植物種子的萌發(fā)情況。結果四種短命植物均顯示一致的趨勢,即在蛭石∶珍珠巖基質中的種子萌發(fā)快,萌發(fā)率較高;而播于花土∶沙土基質中的種子萌發(fā)慢,萌發(fā)率低。顯著的特點是糙草在兩種土壤基質中均得到萌發(fā)。表33不同立地條件下種子萌發(fā)期的差異3.1根據(jù)近年來相關報道,許多短命植物的解剖結構具有C4植物的特征,即在維管束鞘中具有大量的葉綠體,形成花環(huán)結構,這使得短命植物可以充分利用日照,提高光合效率,從而在短期內完成生活史以避開干旱生境。研究選擇了新疆常見的四種短命植物,對不同光、溫、水條件的生境中植株的結實性及種子萌發(fā)特性進行了調查及統(tǒng)計分析,試圖尋找影響短命植物高光效的環(huán)境因素。統(tǒng)計結果發(fā)現(xiàn),短命植物盡管植株相對矮小,但其生殖生長與營養(yǎng)生長的比值很高,每株的結實率非常大。以獨行菜為例,株高為50cm的植株能結2×104~5×104粒種子。對短命植物這種高光效及異速生長特性的探究將為提高植物光合作用效率的研究提供素材。3.2對四種短命植物的生長及結實特性的調查分析表明:陽坡充足且長時間的日照和較高的溫度條件對所研究的四種短命植物有非常明顯的促進作用,而此時的水分狀況在所研究的環(huán)境中不占主導作用。相比較而言,在種子萌發(fā)階段,當供應充足的水分條件時,溫度(獨行菜除外)和光照對四種植物種子的萌發(fā)率幾乎沒有影響。初步分析結果得出:(1)四種短命植物在萌發(fā)期的主要影響因素為水分狀況;但增加光照時間及升高溫度會縮短種子萌發(fā)的持續(xù)時間,提高種子萌發(fā)齊性。(2)隨后的幼苗生長及成株發(fā)育主要受到溫度和光照的促進。由于獨行菜在萌發(fā)期與生長發(fā)育期均受到溫度的影響,因此可能導致了它在陰、陽坡樣方中個體數(shù)的差異比其他三種植物都顯著。以上結果與自然條件下的情況相吻合。通常新疆北部地區(qū)春季3~4月的平均溫度為-1.6~11.3℃,而此間的融雪水與降水量為全年最高,這一時段為短命植物萌發(fā)最集中的時間,此時的土表蒸發(fā)量較低,水分相對充沛,為短命植物的正常萌發(fā)及隨后的順利生長發(fā)育提供了自然環(huán)境的保障;當溫度不斷升高,光照時間和強度不斷增加,短命植物利用土壤中存留的水分快速生長和發(fā)育,在干旱季節(jié)來臨之前迅速大量結實,完成生命周期。四種短命植物的高結實率和種子萌發(fā)特性適應了早春生境,又為逆境的繁衍提供了大量的種子。3.3不同土壤基質對種子萌發(fā)也有很大影響。四種短命植物的種子在蛭石∶珍珠巖中的萌發(fā)率顯著高于花土∶沙土基質。在同樣的水分飽和的基質條件下,蛭石∶珍珠巖的透氣性比花土∶沙土基質強,由于在種子萌發(fā)時期的呼吸強度大,因而需消耗較大量的氧氣,如果處于厭氧狀態(tài),種子就沒有足夠的營養(yǎng)供其突破重重障礙,萌發(fā)出土。而以上兩種基質中的萌發(fā)率與培養(yǎng)皿中種子比較,前者明顯比后者低?？赡苁怯捎谠谂囵B(yǎng)皿水分、空氣都供應充分,且除了種皮的限制外沒有其他的阻礙,因此絕大多數(shù)種子都能順利萌發(fā)并繼續(xù)生長,而埋于土中種子的水分、空氣狀況明顯較差,且土層對種子出苗也是一個重要的限制因素(多數(shù)短命植物種子很小),因此能夠萌發(fā)出土且繼續(xù)生長的幼苗也是生理狀況較旺盛的苗,它能夠保證在自然界較為嚴酷的環(huán)境中順利完成整