两型结实豆科植物种子休眠和萌发的差异:空间和时间上多样性的两头下注策略

通过休眠而实现的在空间或时间上的传播是生物体对它们所经历的环境施加影响的主要过程之一。在植物中,由于这两种传播都是通过种子进行的,而且两者在适应性方面发挥的作用也是类似的,因此预测它们之间存在较强的进化相关性。在本研究中,我们使用了两型结实的植株来研究这些进化相关性,这类植株能同时产生具有高度空间传播力的种子以及不会传播的地下种子。我们对经不同组合的休眠过程破坏处理(即干燥后熟、冷积层和物理划伤)后的种子的萌发百分比进行了评估,以研究两种两型结实豆科植物——野豌豆(Vicia amphicarpa L.)和山黧豆(Lathyrus amphicarpos L.),以及同它们亲缘关系很近的两种单型结实类群——救荒野豌豆(Vicia sativa L.)和红山黧豆(Lathyrus cicera L.)的飞播种子和地下种子在休眠和萌发方面的变化情况。研究结果表明,空间传播和时间传播之间存在着复杂的相互作用。在刚完成传播时,空播种子比地下种子更具休眠性,但当种子经后熟处理而开始物理休眠时,这种趋势也随之逆转。单型结实植株种子的萌发百分比高于其两型结实的同属植株,并在后熟处理后都同样失去了休眠性。相反,两型结实植株的种子则表现出同时受生理休眠和物理休眠调节的不同休眠性策略,预计这可能使出苗时间发生变化,从而提供了多层次多样化的两头下注策略(bet-hedging)。这一策略能够使植株依赖于丰产季中的历史有利区域而不阻碍空间和时间上的迁移,从而有可能在不可预测性很高的条件下具有适应性。