准噶尔荒漠藜科植物种子异型性的适应进化

Seed heteromorphism means production of seeds that differ in shape, size, colour and/or external structure, as well as in dispersal, dormancy, germination and seedling growth, and often heteromorphic seeds are from different positions on the same plant. It is considered to be an adaptation to spatially and temporally heterogeneous environments. Since it is a unique way by which plants adapt to their environment, seed polymorphism has significant value to understanding mechanisms of adaptation to habitat and evolution of plant life-history strategies. Basised on the finished item from NSFC (Ecology adaptation mechanism of Seed heteromorphism from Chenopodiaceae Inhabiting the Junggar desert),this item will systematically investigate plant of Chenopodiaceae in the Junggar Basin and study adaptation evolution of heteromorphic seeds. The study content includes heteromorphic seeds morphological structure and genetic differentiation, the difference of life-history characters of offspring from heteromorphic seeds and these characters influence to fittness, the effect on life-history characters from environment. This item will help to understand ecology adaptation strategy and evolution model of Chenopodiaceae in the Junggar Basin in life-history characters, but also clarify adaptation mechanisms to desert. The study conclusion will enrich the theory of life-history evolution and has practice significance on conservation of desert vegetation.

种子异型性作为植物对极端环境的一种独特适应方式，在研究植物的生活史进化和生态适应机制方面具有重要价值。本项目拟在已完成国家自然科学基金一年项目"准噶尔荒漠藜科植物种子异型性的生态适应机制"的基础上，继续以准噶尔荒漠具异型种子的藜科植物的自然种群为研究对象，研究准噶尔地区藜科具有异型种子植物的种类，异型种子的形态结构和遗传分化，异型种子萌生植株的生活史性状差异和对适合度的贡献，以及环境对这些性状适应潜势的影响，旨在揭示荒漠极端环境中藜科具异型种子植物生活史的适应对策和进化模式，阐明具异型种子植物适应荒漠环境的机理。研究结果将丰富和发展种子多型性和生活史进化理论的研究成果，并对准噶尔荒漠植被的保育也具有重要的实践意义。

以分布于新疆准噶尔荒漠具有种子异型性的藜科植物为研究对象，研究异型种子的形态结构和萌发行为，生活史性状以及环境对这些性状的影响（以异苞滨藜为例），表明：.藜科植物有7属42种植物产生异型种子。例如异苞滨藜产生2种类型种子——黑色和褐色，褐色种子的萌发率都在80%以上，黑色种子的萌发率小于50%，处于非深度休眠状态。. 异型种子的萌发物候不同步，异型种子萌生植株子叶存留时间长，且异型种子萌生幼苗的子叶留存时间有差异。异苞滨藜褐色种子3月27日萌发，萌生幼苗的子叶持续时间长达39d；黑色种子4月3日萌发，萌生幼苗的子叶持续30 d；褐色种子萌生幼苗的子叶大小、根长、地上生物量、地下生物量均显著大于黑色种子萌生幼苗；异型种子对同化产物的分配策略不同，褐色种子幼苗侧重地上部分，黑色种子侧重地下部分。. 随着个体的增大，异苞滨藜同一种群植株的总繁殖分配以及褐色种子和黑色种子的繁殖分配显著增高；褐色种子和黑色种子的繁殖分配无显著差异。随个体的增大，异苞滨藜植株输出的黑色种子的数量和比例均显著大于褐色种子的数量和比例，黑色种子与褐色种子的比例为2.16～7.41:1。. 异苞滨藜不同生境（弃耕地、林荫、荒漠）植株表型存在差异。不同生境异苞滨藜植株产生的种子数量存在显著的差异，弃耕地生境植株产生种子数量为8194个，林荫生境植株产生种子数量为3390个，荒漠生境植株产生种子数量为1854个，三种生境植株产生的褐色、黑色种子的比例没有差异，无论何种生境，黑色种子的比例都在70%以上。不同生境植株的繁殖分配有差异，弃耕地生境植株繁殖分配最高，为53.32%，荒漠生境植株繁殖分配35.34%，林荫生境植株繁殖分配为28.72%。.藜科植物产生具有不同萌发策略和散布策略的种子，以及不同类型繁殖体的权衡和种子输出的灵活性形成了混合生殖对策，使植物在高度不稳定的环境中具有竞争优势，减小了环境的时空变化对植株生殖成功的影响，允许其在高度不稳定的环境中成功定居。