两种地下芽型地下结实植物的繁殖特性与生态适应对策

地下结实是被子植物的一种特殊结实方式，至少发生在24科57属植物中。具该特性的类群通常生长在缺少水分或光照、土壤扰动频繁及环境波动较为剧烈的地区，因此，该特性被认为是植物用来抵御不利生物与非生物环境、保障果实成熟或限制扩散的一种防御策略，具有重要的生态适应意义。本项目以分布在新疆北部亚高山和沙漠环境中、具典型地下芽型地下结实特性的早春短命植物白番红花和细叶鸢尾为研究材料，以新疆亚高山和沙漠极端环境为环境背景，通过对其地下花芽分化及果实发育、繁育系统以及种子扩散和萌发等特性研究，比较二者在繁殖特性上的异同，探讨其对不同极端环境的生态适应对策。有关研究结果不仅可为揭示地下芽型地下结实植物的繁殖特性与生态适应对策、探讨其进化策略以及加深对被子植物结实特性的认识提供重要理论依据，还对全面揭示短命植物繁殖方式及其适应对策的多样性、探讨极端环境中生命与环境的相互关系具有重要理论意义。

地下结实是被子植物的一种特殊结实方式，被认为是植物用来抵御不利生物与非生物环境、保障果实成熟或限制扩散的一种防御策略，具有重要的生态适应意义。本项目以分布于新疆北部亚高山和沙漠环境中、具典型地下芽型地下结实特性的早春短命植物白番红花和细叶鸢尾为研究材料，对其地下花芽分化与果实发育、繁育系统以及种子扩散和萌发等特性进行了研究。主要结果如下: 白番红花具有先花后叶的特性；下位果实从开花到露出地表的发育时间约需35 d; 单花花期为6–9 d；具有兼性异交繁育系统、自主自花授粉能力和泛化传粉系统, 鲁熊蜂、老条蜂和黄腹地花蜂是有效传粉昆虫, 通过采食花粉进行传粉；地下果实露出地面开裂并扩散种子；蚁类是白番红花种子的主要传播者。白番红花的种子具有深度简单的上胚轴形态生理休眠特性。温层积可促进胚根露出，而冷层积有利于子叶出土，赤霉素对胚根和子叶的露出无影响。在天山西部亚高山早春环境中, 该物种不仅利用其开花式样、泛化传粉系统及早春空白生态位来提高传粉效率, 而且通过自交亲和及主动自花授粉来弥补传粉昆虫少及访花频率低的不足, 以保障繁殖成功；其地下结实及蚁传特性不仅可保护发育中的子房及果实躲避地表草食动物的取食、避免自然火灾对地上果实的伤害、延长果实和种子的发育时间以保障其安全成熟, 还可避免真菌和其他病原体的侵扰、减少同胞之间以及母株与子代间的竞争, 使种子在适宜环境中萌发并建立新的种群。这些结果不仅揭示了地下芽型地下结实植物的繁殖特性与生态适应对策，还为探讨极端环境中生命与环境的相互关系提供了重要理论依据。此外，本项目还探讨了多年生早春短命植物新疆郁金香的营养生长、个体大小和开花次序对繁殖分配的影响、准噶尔鸢尾蒜花柱长度和花药-柱头间距离的变异对自主自花花粉沉积的影响以及簇花芹的花期性别分配对异株异花授粉以及植株内不同级别花序间的同株异花传粉、避免雌雄功能间干扰的进化意义，解析了疏齿千里光通过异形瘦果间的萌发差异及调节不同大小植株中异形瘦果的比例来减少同胞后代间的竞争，明晰了非生物和生物因子对异果芥植株总状花序上/下部不同形态果实的数量和比例的可塑性影响，揭示了一年生短命植物镰荚黄芪的种子休眠与萌发特性以及新疆庭荠种子粘液在种子扩散、定居和萌发中的作用。