阿拉善荒漠特有珍稀濒危植物沙冬青有性繁殖更新机理研究

Ammopiptanthus mongolicus is the unique evergreen broad-leaved shrubs in Alasan desert region，and is been identified as one of the third grade rare and endangered plants in the red book. Both excellent resistance and adaptability of physiology to the arid environment are not the key reason for its endangered crisis, thus we think it may be the ecological bottleneck for Ammopiptanthus mongolicus reproduction and generation characteristic to limit its population breeding and expanding. It is rare and weak in Ammopiptanthus mongolicus reproduction and generation mechanism area according to current research results and content records. . We will observe and monitor the whole proceed for the bloom, fruit, spread, habitation in regular sample individuals of Ammopiptanthus mongolicus and also rain, temperature, wind ecological factors in the regular sample plot correspondingly. at the same time, we set up to experiment of seed and fruit spread in wind hole and water run-off to reveal the biological and ecological characteristic of Ammopiptanthus mongolicus reproduction behavior, to explain the co-evolution relationship between reproduction self-adaptation route and climate change rhythm , and the population expand speed under this route, to set up the time-space model of a individual plant of Ammopiptanthus mongolicus reclaim its population, to disclose the key ecological factor and process for Ammopiptanthus mongolicus reproduction and generation, to provide theoretical basis and technical support for us to explain the current phylogeography distribution pattern and protection plan of Ammopiptanthus mogolicus.

沙冬青是我国阿拉善荒漠特有的唯一常绿阔叶灌木，为我国首批三级珍稀濒危保护植物，濒危原因的研究成为沙冬青保护的关键，其优良的抗性和生理适应性不应是致危的主要原因，繁殖更新可能是其种群扩大的生态瓶颈，而目前关于这方面研究较为薄弱。本研究拟通过定位定株观测，同时监测固定样地的水、热、风等地表下垫面气候条件，结合风洞和径流槽模拟果实和种子扩散实验，研究沙冬青开花，传粉、结实、扩散、定居等有性繁殖过程中的生物学和生态学特性，明确沙冬青与气候相协同的自适应繁殖路径和该路径支撑下单位时间内单株拓展种群的速率，建立其单株拓展种群的时空模型，揭示沙冬青种群繁殖更新的关键生态要素和过程，为阐明沙冬青谱系地理分布的成因和保护提供理论依据。

项目按计划任务书在全面考察阿拉善荒漠特有珍稀濒危植物沙冬青的基础上，开展了沙冬青开花，传粉、结实、扩散、定居等有性繁殖过程中的生物学和生态学特性研究，观测其从开花到形成种子的时间要求和对应的生物学特性和生态学特性表现，揭示了沙冬青繁殖特性与气候节律形成的自适应周期及该周期内单株单位时间内种群的拓展速率。通过开花到结实繁殖过程的生物生态学特性研究，得出沙冬青的始花年龄为3年生的，盛花期为10-30年，30年后处于衰退期，单果结实量为5粒，种子活力在干燥的自然环境中可保持1a，而在人工环境环境中可保持10a以上，传粉方式为虫媒传粉，授粉季节为4-6月，一株沙冬青从开花到结实的概率为76.8%，时间周期为7个月；沙冬青自身的传播特征和外界环境因素决定了其果实的扩散格局。沙冬青果实为荚果，呈“C”形、“8”形和“平展”形扭曲，这种形状为果实风动力传播进化出了物理学的形态（具体结果见张荣硕士论文和发表投稿论文），在正常风力作用下，单个果荚可以随风动力扩散1km，加之种子活力在干燥情况下活力可保证1年，所以沙冬青种子扩散与更新不存在生物学上的制约，这也是在呼和浩特市引种后可进行自我繁殖的重要原因；通过对比实验表明，不同地方、不同年份的沙冬青种子萌发率均在95%以上，这与当前文献发表的学术论文均有很大的差距；无论何时和何种技术处理，沙冬青扦插实验难以实现生根现象，只在扦插基质为纯沙土，激素类型为ABT1500ppm时，成活一株沙冬青二年生插穗；利用基因序列首次探明沙冬青种群的遗传多样性状况，发现其遗传多样性水平很高，主要是由于沙冬青对环境的适应能力强，特别是沙冬青具有特殊的适应复杂环境的能力。种群内和种群间都发生了较大的遗传变异，但更多变异的变异发生在种群内。种群间遗传分化程度高可能是由遗传漂变导致，也可能是自然选择的影响超过了基因交流。从整个研究结果表明沙冬青繁殖与气候节律具有自适应性。