短命植物异果芥的果实多态性及其生态适应对策研究

异果芥Diptychocarpus strictus (Fisch．ex．M．Bieb．)Trautv．是十字花科异果芥属DiptychocarpusTrautv．唯一的一个种。在我国，该种植物仅分布于新疆北部，是准噶尔荒漠中常见的早春短命植物。该植物具有紫红色花和白花两种不同花色的植株，且每一总状花序上存在着两种形态及开裂方式完全不同的果实，其中花序上部的果实扁平、背腹压扁、开裂；下部果近圆柱形、不开裂，因此该种是十字花科中为数不多的具有异形果实的种之一。本论文综合运用生殖生态学的研究方法，首次对该植物的萌发对策、物候特征、生殖分配、繁育系统与结实结籽特性等方面进行了研究，并对其在准噶尔荒漠生态环境中的适应对策进行了分析。主要结果如下： 1) 种子萌发对策与物候特点：种子萌发具明显的时空差异，同胞种子在相同环境条件下存在着明显的春、秋萌现象；生活周期均较短，其中春萌株仅为70d左右，秋萌株实际生长期在100d左右，且春、秋萌株均在6月上旬完成生活周期。 2) 繁育系统：①紫红色花和白花植株的比例基本上接近1，且其花色是稳定遗传的；②两种植株花序上、下部发育成不同形态果实的花在花部形态(如花瓣、子房、花柱长)上存在显著差异；③两种花色植株的花序上、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，均是上部花比下部花的大；同一花中短雄蕊花粉量比长雄蕊的多；④两种植株花中长、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最佳可授期；⑤P／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，该植物是以自交为主、异交为辅，具有兼性自交的繁育系统。 3) 生殖分配：春、秋萌株的生殖分配均达65％左右，远高于其它一次生殖和多次生殖的植物，但紫红色花的春、秋萌株差异显著，白花植株差异不显著。 4) 结实结籽特性：①植株结实率达80％以上，果实产量与植株大小显著相关；②花序上部的果实与下部的果实在长度、结籽量、种子数量特征及生殖包装上存在极显著差异，下部果实的生殖包装比例较上部果实的大；上、下部果实(种子)的表面形态及微形态、粘液种子吸水特性同样存在显著差异；③结籽格局与其胚珠在子房中的位置相关，果梗端胚珠的败育机率较果喙端的高，说明该种存在着选择性种子败育；④两种果实在开裂方式及散布特点上均存在明显差异，下部果不开裂、易脱落，散落在母株周围，其种子具休眠性；上部果开裂，种子翅较宽、散布距离远，无休眠性，条件适宜即可萌发。因此，该种的果实多态性是对荒漠环境不可预测和时空异质性的适应，是一种“两头下注”的混合生殖对策。