內(nèi)蒙古典型草原優(yōu)勢(shì)種針茅自交繁殖能力研究

內(nèi)蒙古典型草原優(yōu)勢(shì)種針茅自交繁殖能力研究

雖然傳粉酶的研究已有百年歷史，但它是現(xiàn)代生活生物和進(jìn)化生物學(xué)的中心領(lǐng)域。自花授粉植物在繁殖過程不依賴種群內(nèi)的其他個(gè)體,可避免種內(nèi)傳粉競(jìng)爭(zhēng)針茅屬植物是歐亞草原的建群和優(yōu)勢(shì)種,適應(yīng)多種生境,并隨溫度與降水的差異形成了一系列的替代分布,是現(xiàn)代草原的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勝者,具有豐富的種內(nèi)與種間遺傳多樣性.針茅屬植物如此適應(yīng)環(huán)境,是自花授粉還是異花傳粉,亦或二者兼有,目前尚無準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)研究.宛濤等1材料和方法1.1氣候條件.大針茅實(shí)驗(yàn)樣地位于錫林郭勒盟毛登牧場(chǎng)內(nèi)蒙古大學(xué)草地生態(tài)學(xué)研究基地的大針茅樣地,地理坐標(biāo)為116°23′11.60″E,44°14′52.88″N,海拔1200m.植被為大針茅(Stipagrandis)+羊草(Leymuschinensis)典型草原群落,伴生冰草(Agropyroncristatum)、多根蔥(Alliumpolyrhizum)、雙齒蔥(Alliumbidentatum)、冷蒿(Artemisiafrigida)等植物.該地區(qū)的氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂?年降雨量200~400mm;年平均氣溫0.9℃.土壤典型栗鈣土.克氏針茅實(shí)驗(yàn)樣地位于錫林郭勒盟毛登牧場(chǎng)內(nèi)蒙古大學(xué)草地生態(tài)學(xué)研究基地的實(shí)驗(yàn)樣地,地理坐標(biāo)為116°28′58.79″E,44°09′40.81″N,海拔990m.樣地植被組成主要為克氏針茅(Stipakrylovii)+羊草(Leymuschinensis)典型草原群落,伴生大針茅(Stipagrandis)、糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)、銀灰旋花(Convolvulusammannii)、乳白花黃芪(Astragalusgalactites)、達(dá)烏里芯芭(Cymbariadahurica)等植物.氣候與土壤特征同上.貝加爾針茅實(shí)驗(yàn)樣地位于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院呼倫貝爾草原生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的貝加爾針茅實(shí)驗(yàn)樣地,地理坐標(biāo)為49°21′N,120°7′E,海拔684m.植被為羊草(Leymuschinensis)+貝加爾針茅(Stipabaicalensis)草甸草原群落,主要伴生腳苔草(Carexpediformis)、裂葉蒿(Artemisiatanacetifolia)、西伯利亞羽茅(Achnatherumsibiricum)等植物.該地區(qū)的氣候也屬溫帶大陸性氣候,平均年降水量為300~400mm,年平均氣溫-0.3℃.土壤為暗栗鈣土.1.2材料和方法1.2.1生殖枝套袋處理2012年7月,分別在上述3個(gè)樣地隨機(jī)選取100株健康無病害針茅植株,用密封性較好的硫酸紙紙袋將整個(gè)生殖枝套住,避免其他植株花粉落入,2012年8月在果實(shí)成熟后將其分別剪下放入信封袋.同時(shí)在套袋實(shí)驗(yàn)植株附近隨機(jī)選取115株健康針茅并將生殖枝剪下,分別裝入信封袋,作為對(duì)照處理.1.2.2茅套袋處理與對(duì)照的飽和籽粒將每個(gè)生殖枝上的所有籽粒取下,統(tǒng)計(jì)每個(gè)生殖枝籽粒的總數(shù)、飽滿籽粒數(shù),并將三種針茅套袋處理與對(duì)照的飽滿籽粒按四分法將每種處理的籽粒數(shù)出1000粒,重復(fù)6次,用萬分之一天平稱量.稃體被胚及胚乳完全填充,且較為堅(jiān)硬,外稃色澤明亮視作飽滿籽粒;稃體不能被胚及胚乳完全填充,外稃色澤發(fā)暗者視作不飽滿籽粒;外稃內(nèi)無任何物質(zhì)為空籽粒.1.2.3種子萌發(fā)率的測(cè)定2013年11月,將三種針茅套袋處理與對(duì)照處理中的飽滿籽粒隨機(jī)取出100粒,分別置于干凈且高溫消毒的培養(yǎng)皿中,3個(gè)重復(fù).培養(yǎng)皿皿底以潔凈的雙層濾紙為發(fā)芽床,用去離子水將發(fā)芽床潤(rùn)濕.將培養(yǎng)皿置于25℃恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng),每四天更換一次濾紙,并保持培養(yǎng)皿的濕潤(rùn),每天觀察發(fā)芽的籽粒數(shù),以種子露白為發(fā)芽標(biāo)志將發(fā)芽的籽粒按處理放入有發(fā)芽床的新培養(yǎng)皿中,用去離子水保持濕潤(rùn),置于同樣條件下光照培養(yǎng),培養(yǎng)時(shí)間為20天.后將長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗用萬分之一天平稱重,記錄.1.2.4發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽勢(shì)統(tǒng)計(jì)方法如下發(fā)芽率(前21d)=該處理中發(fā)芽的籽粒數(shù)/100×100%;發(fā)芽指數(shù)GI(前21d)=∑(Gt/Dt)(其中Gt是t天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù),Dt對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù));發(fā)芽勢(shì)(前5d的發(fā)芽率)=5天內(nèi)的發(fā)芽總數(shù)/100×100%;活力指數(shù)VI(前21d)=GI×(平均)幼苗鮮重.統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS13.0,進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),計(jì)算飽滿籽粒P值.P<0.05認(rèn)為差異顯著.MicrosoftOfficeExcel2007計(jì)算結(jié)實(shí)數(shù)量的所有指標(biāo)的平均值.2結(jié)果與分析2.1保鮮劑用量及平均飽和籽粒數(shù)本試驗(yàn)將針茅的飽滿籽粒記為有效結(jié)實(shí),是表現(xiàn)自交能力的重要指標(biāo).克氏針茅和貝加爾針茅每個(gè)植株平均小花數(shù)相當(dāng);而大針茅套袋處理的值是對(duì)照的1.5倍(表1).在每個(gè)植株平均飽滿籽粒數(shù)及其占其小花數(shù)的百分率、飽滿籽粒總數(shù)占總小花數(shù)的百分率中大針茅、克氏針茅套袋處理均高于對(duì)照;而貝加爾針茅則相反(表1).其中每個(gè)植株飽滿籽粒數(shù)占其小花數(shù)比率的平均值,大針茅、克氏針茅套袋處理與對(duì)照差異均極顯著(P<0.01,表2);而貝加爾針茅兩種處理之間差異顯著(P<0.05,表2).三種針茅套袋和對(duì)照處理的每個(gè)植株均有飽滿籽粒(其中貝加爾針茅套袋處理為85.6%).2.2種針茅套袋、對(duì)照的萌發(fā)率在千粒重及發(fā)芽指標(biāo)中,大針茅、克氏針茅套袋處理均大于對(duì)照處理(除克氏針茅幼苗鮮重外),其中大針茅兩種處理的萌發(fā)率都接近50%,高于克氏針茅和貝加爾針茅的萌發(fā)率.貝加爾針茅套袋與對(duì)照處理的結(jié)果沒有均一的趨勢(shì),即千粒重、萌發(fā)率,套袋處理小于對(duì)照處理;而在發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、幼苗鮮重、活力指數(shù)中套袋處理均大于對(duì)照處理(表3).表明三種針茅套袋與對(duì)照處理的飽滿籽粒都能萌發(fā);整體水平上,大針茅和克氏針茅的套袋處理要優(yōu)于對(duì)照處理,貝加爾針茅套袋與對(duì)照一些指標(biāo)各有優(yōu)勢(shì).3自花授粉能力上述研究結(jié)果表明,內(nèi)蒙古典型草原優(yōu)勢(shì)種大針茅、克氏針茅與草甸草原優(yōu)勢(shì)種貝加爾針茅在套袋后均能夠結(jié)實(shí),表現(xiàn)為自交親和,并有較高的自交能力.大針茅和克氏針茅自交有效結(jié)實(shí)率顯著高于自然生長(zhǎng)植株,貝加爾針茅的自交有效結(jié)實(shí)率略低于自然生長(zhǎng)的植株.本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說明內(nèi)蒙古典型草原與草甸草原3個(gè)優(yōu)勢(shì)針茅種群均有較強(qiáng)的自花受粉能力,推測(cè)應(yīng)該為閉