瘤突苍耳和苍耳表型可塑性代间传递的研究

论文摘要

表型可塑性在植物中普遍存在,一些可塑性表型可以由亲代通过种子传递给子代,在子代中预制亲代的环境信息,从而提高子代对该环境的适应性。表型可塑性是影响植物入侵的重要因素之一,表型可塑性在世代间传递对植物入侵作用还不十分明确。本研究以自花授粉的外来入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium L.)和苍耳(X.sibiricum Patrin ex Widder)为试验材料,收获不同养分处理亲代的种子,利用种子萌发袋模拟同质园试验,比较各亲代及子代种子萌发时期相关指标在不同养分条件的变化;其次模仿两种苍耳的自然生境,设置高养分高水分、高养分低水分、低养分低水分、低养分高水分四种处理的盆栽试验,种植两代后比较相同处理下亲代与子代表型的差异,验证入侵植物瘤突苍耳表型可塑性的代间传递效率高于苍耳,从而有利于入侵植物更快地适应环境,促进了入侵进程。本研究运用植物生理生态学理论和数理统计方法,从表型可塑性在代间传递从而快速适应环境的角度,丰富植物入侵理论。主要结论如下:1.对于瘤突苍耳,高养分亲代的子代除侧根长度之外所有的性状均在高养分条件下表现更好,而低养分亲代的子代发芽率(P<0.1)、发芽指数、子叶长度、主根长度4个性状在低养分环境条件下表现更好,这证明瘤突苍耳萌发期和幼苗期存在表型可塑性在代间传递的现象,而在其同属近缘种苍耳中未发现这一现象,说明代间传递的表型可塑性有利于瘤突苍耳入侵。低养分条件下生长的亲代其子代在低养分条件下有较长的侧根不一定是表型可塑性可在代间传递的表现,不能证明苍耳幼苗期存在表型可塑性在代间的传递。2.在水分与养分交互处理中,瘤突苍耳的生物量在各水分和养分处理下显著高于苍耳(P<0.01),且随着水分和养分处理水平的升高而増加,说明瘤突苍耳适应性的表型可塑性与苍耳比较,具有明显的优势,有利于侵入各种生境。株高、冠幅、净光合速率、根冠比等其他不同适合度性状可塑性也能促进瘤突苍耳在不同水分水平下的入侵,说明随着资源的增加,入侵种能够更加高效的利用资源。而在资源不足环境中,瘤突苍耳与苍耳相比,适应性表型可塑性优势进一步扩大,在逆境环境中,瘤突苍耳比本地种竞争力更强,更容易入侵。3.入侵植物瘤突苍耳和苍耳的亲代均能通过某种方式将对环境特征的记忆―告诉‖子代,与其对资源丰富的记忆相比,对资源匮乏环境的记忆更深刻。在较高环境资源水平时,亲代传给子代记忆更多的是株高、基茎与冠幅等功能特征,在低资源水平时,母代传给子代更多的是适应性特征,如生物量。入侵植物瘤突苍耳的这种效应高于苍耳,且在较低资源水平条件中表现更为明显。4.瘤突苍耳与苍耳两种植物中确实存在能够在代间传递的表型可塑性,但并不是所有的表型可塑性都能在代间传递;在瘤突苍耳与苍耳不同发育期能在代间传递的可塑性表型有所不同;即使在相同的发育时期,瘤突苍耳与苍耳能在代间传递的可塑性表型也不完全相同。瘤突苍耳与苍耳相比,在资源水平较低时,在代间传递的可塑性表型均为适应性状的表型,如种子萌发期的侧根长度、苗期的生物量等,表明瘤突苍耳在恶劣环境中,母代能将适应这种恶劣环境的性状传递给子代,使子代尽快尽早地适应这种不利环境,从而促进其快速形成优势种群。瘤突苍耳这种代间传递的表型可塑性可能是其成功入侵的机制之一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 入侵植物表型可塑性代间传递研究进展
•   1.1 研究背景
•   1.2 生物入侵的假说
•   1.3 表型可塑性的代间传递在生物入侵中的作用
•   1.4 生物入侵过程代间传递表型可塑性的研究重点
•   1.5 研究目的和意义
• 第二章 两种苍耳萌发期表型可塑性代间传递的研究
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 试验材料
•     2.1.2 试验方法
•     2.1.3 数据分析
•   2.2 结果与分析
•     2.2.1 瘤突苍耳种子萌发期表型可塑性变化分析
•     2.2.2 苍耳种子萌发期间表型可塑性变化分析
•   2.3 小结
• 第三章 水分与养分交互处理对两种苍耳亲本表型的影响
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 试验材料
•     3.1.2 试验方法
•       3.1.2.1 试验地概况
•       3.1.2.2 处理方法
•       3.1.2.3 指标测定
•     3.1.3 数据分析
•   3.2 结果分析
•     3.2.1 水分与养分交互处理对两种苍耳苗期生长期的影响
•     3.2.2 水分与养分交互处理对两种苍耳花果期生长的影响
•   3.3 小结
• 第四章 瘤突苍耳与苍耳生长期表型可塑性代间传递的研究
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 材料
•     4.1.2 处理方法
•     4.1.3 指标测定方法
•     4.1.4 数据分析
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 不同处理下瘤突苍耳表型可塑性代间变化分析
•       4.2.1.1 不同处理下瘤突苍耳苗期表型可塑性代间变化分析
•       4.2.1.2 不同处理下瘤突苍耳花果期表型可塑性代间变化分析
•     4.2.2 不同处理下苍耳表型可塑性代间变化分析
•       4.2.2.1 不同处理下苍耳苗期表型可塑性代间变化分析
•       4.2.2.2 不同处理下苍耳花果期表型可塑性代间变化分析
•   4.4 小结
• 第五章 讨论与结论
•   5.1 讨论
•     5.1.1 瘤突苍耳和苍耳种子萌发期表型可塑性的代间传递
•     5.1.2 水分与养分交互处理对两种苍耳苗期与花果期表型可塑性的影响
•     5.1.3 不同水分与养分条件下瘤突苍耳和苍耳的表型可塑性代间传递
•   5.2 结论
•   5.3 展望
• 参考文献
• 附表
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈鲜

导师: 曲波

关键词: 瘤突苍耳,苍耳,表型可塑性,代间传递,水分,养分

来源: 沈阳农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 沈阳农业大学

分类号: Q943

DOI: 10.27327/d.cnki.gshnu.2019.000349

总页数: 94

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