青藏高原東緣風毛菊屬植物生態(tài)與生物學研究.pdf

1、青藏高原高寒草甸是一個獨特的生態(tài)系統(tǒng)，其特殊的地理區(qū)域和氣候條件，孕育了許多種獨特的植物類群。風毛菊屬植物主要分布于橫斷山至青藏高原及其邊緣地區(qū)，為高寒草甸重要組成植物，本項目以分布在青藏高原東緣(甘肅)的風毛菊屬植物為材料，從形態(tài)學水平(對植物體各器官的描述和測量)，器官水平(葉的形態(tài)解剖特征，花粉的電鏡掃描，種子表皮紋飾等)、細胞水平(染色體數(shù)目觀察、核型分析)、生態(tài)學研究并結合區(qū)系地理分析對青藏高原東緣風毛菊屬植物進行較為系統(tǒng)全面

2、的研究，以期對風毛菊屬植物系統(tǒng)演化、屬內(nèi)分類單位的系統(tǒng)位置和生態(tài)適應機制等方面的研究提供理論依據(jù)，其結果不但對解決風毛菊屬植物系統(tǒng)演化、屬內(nèi)分類單位系統(tǒng)位置和生態(tài)適應機制具有重要意義，而且，對資源植物的利用方面亦具有十分重要意義。主要結論如下： 1.本地區(qū)風毛菊屬植物共有36種，隸屬于4個亞屬，占全國總種數(shù)的13.64％，占甘肅總種數(shù)的62.07％，多樣性程度高。 2.本研究區(qū)風毛菊屬植物有三個分布的豐富區(qū)，分別位于33

3、.8° N、102°E；34.3°N、103°E和35°N、103°E附近。 3.青藏高原東緣風毛菊屬植物可劃為4個分布型和1個變型，區(qū)系成分以溫帶成分為主，同時，甘肅特有種和中國特有種比例較高。 4.推測中亞至喜馬拉雅一帶為風毛菊屬植物的起源中心。 5.風毛菊屬植物的氣孔類型為無規(guī)則型，表皮細胞的形狀為多邊形或不規(guī)則形，垂周壁為平直、弓形或波狀彎曲，下表皮氣孔的長寬比大約在1.10-1.54之間，氣孔密度在61

4、.35-410.43mm-2之間，氣孔指數(shù)在11-30％之間。 6.25種風毛菊屬植物中只有星狀雪兔子為等面葉且無表皮毛，其余24種植物均為異面葉且都有表皮毛；表皮細胞單層，角質(zhì)層厚；葉肉的柵欄組織和海綿組織中普遍形成發(fā)達的通氣組織。這表明了25種植物的葉片既具有中生植物又兼有旱生和濕生植物的部分結構特征，這些現(xiàn)象說明了這些特征是這些植物對高寒地區(qū)低氧、低溫、強輻射等自然條件長期適應的結果。 7.葉表皮氣孔的長寬比，氣孔

5、指數(shù)，氣孔密度，葉表皮形狀，垂周壁式樣，葉柵欄組織層數(shù)，葉緣的形狀，葉片類型，表皮毛等這些特征在種間存在著差異，同時在有些種之間又有相似性；因此，這些特征即可以作為區(qū)分種的證據(jù)，又是研究風毛菊屬植物系統(tǒng)演化的性狀指標。 8.花粉近球形或長球形，極面觀三裂圓形，三孔溝，外壁表面具刺狀突起，刺間紋飾可分為四種類型穴狀、顆粒狀、網(wǎng)狀.顆粒狀和網(wǎng)狀。花粉形態(tài)沒有大的差異，但刺間表面紋飾、萌發(fā)溝的寬窄、刺的大小、分布密度和花粉大小在種間有

6、著一定的差異，可以做為種的分類依據(jù)。 9.風毛菊屬中，果皮紋飾類型為：條紋型，有隔條紋型，網(wǎng)紋和負網(wǎng)紋型四種；果實表皮顯微特征在同組內(nèi)的種間表現(xiàn)出較大相似性和在不同亞屬間存在一定差異性。說明果實表面顯微特征可以作為劃分亞屬和組的分類學特征，它們在系統(tǒng)分類上有著重要的意義。 10.利用花粉和果實的性狀所作的聚類分析表明，所研究風毛菊屬植物(除星狀風毛菊外)大致劃分為明顯的4個類群，所包含的種分別隸屬于風毛菊屬的四亞屬：雪兔

7、子亞屬、雪蓮亞屬、附片亞屬和風毛菊亞屬，與傳統(tǒng)分類相一致，但各類群所含種類差別很大，各物種的系統(tǒng)位置有待進一步研究。 11.25種風毛菊屬植物的染色體數(shù)目極為豐富，共有6種類型，分別是2n=24、26、28、30、32和34，核型類型也較為豐富，共有4種類型，它們是2A、3A、2B和3B，染色體長度變異范圍(1.63:1-2.96:1)和核型不對稱系數(shù)均較大，顯示了該屬植物豐富的遺傳多樣性，表明了風毛菊屬是一個起源較早且內(nèi)部分化

8、劇烈的屬。 12.25種風毛菊屬植物中均末發(fā)現(xiàn)隨體，與前人的研究結果一致。同時，我們首次首次在禾葉風毛菊中發(fā)現(xiàn)一對B染色體。 13.風毛菊屬植物對雌性投入、雄性投入和吸引結構(花瓣)的投入都隨著植物個體大小增加而增加； 14.隨海拔的升高，18個種的小花重量并沒有表現(xiàn)出一致的規(guī)律性，存在著種間差異；風毛菊屬植物個體大小隨著海拔的增高而減小；隨著海拔的升高風毛菊屬植物的種子并沒有一致的增加或減小，與以往結果不一致。

9、 15.風毛菊屬植物表現(xiàn)出大小依賴的性分配，大個體表現(xiàn)出偏雌的性分配，小個體表現(xiàn)為偏雄的性分配。與以往結論一致。 16.植物體越大，繁殖投入越大，而其相對的繁殖分配越小。繁殖體內(nèi)部也存在資源分配間的權衡，即資源分配在種子的數(shù)量和質(zhì)量間存在權衡關系。 17.種內(nèi)花部特征和地上生物量并不隨海拔的改變而改變，它們在種內(nèi)是相對穩(wěn)定的。 18.當個體大小的因素被排除后，海拔對花柱分枝的長度和花粉的數(shù)目有著重要的和有

10、意義的影響，花柱分枝的長度隨著海拔的升高而增長，而花粉的數(shù)目則隨海拔的增高而減少，同時，海拔對整個花柱的長和雄蕊的長度沒有影響。在種間隨著植物個體的增大，花柱分枝的長度增加，而花粉數(shù)在減少，其他的花部特征并不隨個體大小的變化而變化。增長的花柱分枝能夠彌補昆蟲稀少和花粉數(shù)降低所帶來的傳粉限制，它對高山地區(qū)風毛菊屬植物的有性繁殖成功有著重要的適應意義。根據(jù)我們調(diào)查，生活在青藏高原東緣的多數(shù)風毛菊屬植物都具有無性繁殖方式，它保證了風毛菊屬植物

11、物種的個體數(shù)量，而花柱分枝的變長保證了風毛菊屬植物的有性繁殖成功，為風毛菊屬植物在該地區(qū)的進化提供了遺傳變異的基礎，增加了風毛菊屬植物的物種多樣性，使得風毛菊屬植物的多數(shù)物種都成為該地區(qū)的常見種，也可能是青藏高原地區(qū)是風毛菊屬植物的現(xiàn)代分布中心的原因之一。 19.花粉受限在植物里是普遍存在的。從上述的結果，我們證實了風毛菊屬植物的花粉數(shù)隨著海拔的升高而減少，它說明了在高山地區(qū)另外一個可能的對花部特征進行選擇的因素，這些結果支持了