Monophyly and infrageneric variation of Corispermum L.(Chenopodiaceae),evidence from sequence data psbB-psbH,rbcL and ITS

Corispermum is one of the most problematic taxonomic genera in Chenopodiaceae.To understand the phylogeny and infrageneric variation of Corispermum,we sequenced the nuclear ribosomal ITS region and two chloroplast DNA regions(rbcL and psbB-psbH) of 22 species and three varieties of Corispermum and the related genus Agriophyllum.Several representative species of Salsola,Suaeda,Chenopodium,Kalidium and Camphorosma served as outgroups.Our phylogenetic trees confirm that the tribe Corispermeae is monophyletic,Corispermum and Agriophyllum have a close relationship.Corispermum is demonstrated to be monophyletic,and contains at least four clades which,consequently,are served as the foundation of the infrageneric sectional variation of Corispermum,in terms of a combination of molecular data and morphological characters.The evolution of morphological characters for fruit wing and apex,two important characters in generic classification,is consistent with the sectional division of Corispermum,especially to the East Asian and Chinese taxa.

碟果虫实(Corispermum patelliforme)离子吸收与分配对盐胁迫的响应

以荒漠地区一年生植物碟果虫实(Corispermum patelliforme)为试验材料,采用营养液培养法研究了不同浓度NaCl盐胁迫对蝶果虫实幼苗含水量及矿质离子在根、茎、叶中的吸收和分配的影响,探讨了碟果虫实耐盐的离子响应机制。结果表明:NaCl浓度为100mmol·L-1时植株含水量比对照有所降低,高于200mmol·L-1时含水量有不同程度的增加,可知碟果虫实以增加植株含水量、稀释盐离子浓度的方式减缓盐离子造成的生理干旱;盐胁迫下随着根系对Na+和Cl-吸收的增加,Si 4+﹑K+﹑Ca2+含量逐渐降低,引起K+/Na+﹑Si 4+/Na+﹑Ca2+/Na+比值显著降低,且地下部分降低的程度显著高于地上部分,因此有利于避免地上部分Si 4+、Ca2+﹑K+缺乏,以维持地上部营养平衡和正常生长;从分析离子选择性的SNa+,K+数据发现,盐胁迫下植株根部拦截了部分Na+,减缓了对地上部分的伤害,叶片对K+吸收具有很好的选择性,对于维持地上部分离子平衡、降低Na+毒害和正常的光合作用具有重要意义。

三种一年生藜科沙生植物出苗对沙埋深度和水分条件的响应

通过盆栽控制试验,研究了沙米、大果虫实和长穗虫实3种一年生沙生植物在4个模拟降水水平(A、B、C和D)和6种埋深水平(0,10,20,30,40和50 mm)的出苗情况。结果表明,3种植物种子均没有休眠现象。沙米和长穗虫实均在10 mm埋深处的出苗率最大,而大果虫实在30 mm埋深处的出苗率最大,沙米、大果虫实和长穗虫实,各降水处理的平均出苗率分别为50.63%,77.29%和75.21%。在沙土表面的种子,沙米萌发受强烈抑制,而其余2种植物在降水较多的A、B和D处理下萌发较多但成苗较少。这3种植物耐埋深的大小依次为:大果虫实>沙米>长穗虫实。降水量越大,其出苗率越高,沙米和大果虫实单次强降水下其种子出苗率大于等量的多次少量降水的积累,但是长穗虫实相反。这表明在干旱半干旱沙地,降水是调节季节性种子出苗最重要的决定因素,种子在沙土中的垂直分布决定了降水后种子萌发的比例并有助于维持土壤种子库。

沙生植物倒披针叶虫实在古尔班通古特沙漠的分布

倒披针叶虫实(Corispermum lehmannianum)在古尔班通古特沙漠广泛分布,重要值仅次于该沙漠建群种白梭梭(Haloxylon persicum),对沙面的稳定起着非常重要的作用。采用固定样方法对自然条件下该植物的分布特征和种群数量动态进行了研究。结果表明:1)倒披针叶虫实在沙丘各坡位均占有较高重要值,尤其活化程度较高的中部和上部优势度更明显;2)生长季节的不同阶段,除坡顶外,其他各坡位种子主要分3批萌发出苗,不同时期种子萌发出苗数量存在差异,3月份有大量种子萌发出苗,4月份种子萌发出苗数最多,5月份萌发出苗量逐渐减少。而坡顶3月份种子萌发出苗量最多,4月至5月均无种子萌发出苗。因此,除坡顶外,种子萌发出苗数量和种群密度在其他各坡位呈先增后减的趋势。生长季结束时各坡位种群密度表现为:中部和上部>底部和丘间>顶部;3)成熟植株单位面积种子产量为:中部和上部>丘间和底部>顶部,且中部和上部单位面积种子数量极显著多于丘间、坡底和坡顶(P<0.01);4)通过对0—5 cm和6—10 cm土壤种子库密度研究发现,沙丘中部和上部种子库密度显著高于其他坡位。综合以上研究表明,倒披针叶虫实在沙面较活化的中部和上部呈优势分布,对沙漠环境具有良好适应性。因此,该植物是一种极具开发潜力的沙生植物。

储藏方式对碟果虫实种子萌发和幼苗生长的影响

碟果虫实(Corispermum patelliforme)种子萌发存在休眠现象。对5种储藏方式下碟果虫实种子生活力进行测定,并研究其种子萌发和幼苗生长对温度的响应,探索储藏方式是否影响种子生活力,是否影响种子萌发和幼苗生长的最佳温度,是否可以打破种子休眠,以筛选最佳的种子储藏方式。结果表明,1)5种储藏方式下种子生活力没有改变;2)室温干储藏、室温沙藏,种子萌发的最适温度依次变为20和25℃、25℃,而且5种储藏方式下种子休眠部分被打破的程度依次为冷干藏>野外湿沙藏>室温干储藏>室温沙藏>野外沙藏;3)室温干储藏和室温沙藏方式下,种子萌发和幼苗生长的最适温度在其储藏温度范围内变化。因此,冷干藏是较为理想的种子储藏方式。

青海虫实属(藜科)二新变种

在研究唐古特植物区系和编写青海植物志的过程中,笔者对青海地区Corispermum属植物进行研究和整理,发现了2个新变种,报道如下。

种群密度对大果虫实形态特征与异速生长的影响

为揭示种群密度与植物形态特征、器官生物量间的异速生长关系,阐明植物在退化土地恢复过程中的适应策略,以大果虫实为材料,通过异速生长分析方法,研究种群密度对其形态特征、生物量分配与异速生长的影响。结果表明,种群密度对大果虫实的株型构建产生了显著地影响。随着密度增大,大果虫实株高呈减小趋势,其分枝数及分枝长度明显减小。大果虫实各器官生物量随密度增大而显著减小。随密度增大,茎和繁殖器官生物量分配呈减小趋势,根和叶片生物量分配呈增大趋势。这与最优化分配理论中水分、营养物质及光资源受限时的情况一致。密度对大果虫实株高:根生物量间异速生长具有显著影响,且对株高与器官生物量间异速指数和个体大小产生了极显著影响。密度对根:地上部分、叶片:根、繁殖器官:根生物量间的影响属于表观可塑性,而对根:茎、茎:地上部分、叶:其他器官及繁殖器官:其他器官生物量间的影响属于真正可塑性,说明密度改变了大果虫实的株型发育系统,并影响各器官间的异速生长,进而权衡器官生物量分配以完成生活史。

西北典型荒漠植物红砂生物量及根系形态特征对降水格局的响应

红砂(Corispermum candelabrum)是一种广泛分布于荒漠生态系统中的典型沙生植物。以红砂为研究对象,利用塑料遮雨棚,人工模拟不同降水格局(降水量不变,W;降水减少30%,W1-;降水减少60%;W2-;降水增加30%;W1+;降水增加60%,W2+),研究红砂生物量及根系形态的变化特征。结果表明,(1)红砂地上和地下生物量均表现为:降水增加>CK>降水减少,其中地上生物量差异达显著(P<0.05)。对于降水增加处理,红砂不同器官生物量大致表现为茎>叶>花;对于降水减少处理,不同器官生物量大致表现为叶>茎>花。不同降水处理下根冠比差异均不显著(P>0.05)。(2)不同土层根重和根长密度基本表现为降水增加>对照>降水减少;根重和根长密度均随着土层深度的增加而逐渐减小,在40～50cm土层根重和根长密度较低。(3)降水对红砂根系形态特征具有显著的影响,其中降水增加(W1+、W2+)增加了根平均直径、根总长、总表面积、比根长;降水减少(W1-、W2-)降低了根平均直径、根总长、总表面积、比根长。比根长和比表面积则呈现出相反的变化趋势。(4)随着降水的增加,根系分形维数逐渐增加,其中降水增加显著增加了根系分形维数(P<0.05),降水减少显著降低了根系分形维数(P<0.05);根系丰度呈相反的变化趋势,并且红砂根系分形维数和分形丰度间均存在极显著负相关关系(P<0.01)。(5)红砂根系形态特征排序分析表明,降水增加根系形态特征主要分布在排序轴的左侧,具有较高的生物量以及较低的比根长和比表面积;而降水减少位于排序轴的右侧具有相反的特征,其形态特征与比根长和比表面积具有较强的负相关,说明红砂根系具有较强的形态可塑性。

不同类型沙地长穗虫实的繁殖分配及其与个体大小的关系

研究了不同类型沙地一年生植物长穗虫实的繁殖分配及其与个体大小的关系。结果表明:①不同类型沙地长穗虫实的个体大小、繁殖器官大小、单株种子数以及株高等其他地上部分特征均表现出极显著的差异性,其大小排列顺序为:固定沙地>半固定沙地>流动沙地,即表现出随沙面的固定而逐渐增大的趋势;②不同类型沙地虫实繁殖分配、单株种子重和种子均重也不相同,其差异程度从不显著到极显著不等;③不同类型沙地虫实个体大小与繁殖器官大小均呈极显著的正相关关系,个体大小与繁殖分配在不同类型沙地呈负相关关系,其中在流动沙地和固定沙地上达到显著水平;④个体大小与单株种子数、单株种子重之间存在正相关关系,但流动沙地相关程度较低;⑤不同类型沙地上虫实繁殖分配具体表现为,流动沙地为34.9%,固定沙地和半固定沙地大于50%,即随着沙面固定程度的增加,一年生植物种虫实倾向于将更多的资源和能量用于繁殖生长。这一结论不仅有助于分析该植物对沙生生境的适应对策,也有助于对种群繁殖对策理论问题的深入探讨。