荒漠短命植物小疮菊的繁育系统及其生态适应意义

小疮菊(Garhadiolus papposus)是准噶尔荒漠中常见的、具短寿命花的菊科(Asteraceae)一年生短命植物。对小疮菊的花部特征、传粉特性和繁育系统的观测结果表明,头状花序中的3类小花在花部特征上均存在不同程度的差异,说明小疮菊多态果实在小花发育过程中就已完成分化;传粉昆虫的访花高峰期与花序开放持续时间、花粉活力最高时期和柱头最佳授粉期高度吻合,从而使其在短时间内完成传粉过程以保障繁殖成功;该物种繁育系统属于兼性自交繁育系统。在准噶尔荒漠环境中,小疮菊可在传粉条件受限时,通过自主自花授粉机制来进行繁殖保障;在传粉条件正常时,通过集中开花机制来快速吸引传粉者并完成异交。该物种表现出的以上特点,避免了不可预测的环境条件对其开花、传粉过程的不利影响,是长期适应准噶尔荒漠环境的结果,对于保障其繁殖成功和种群扩大具有重要的意义。

荒漠短命植物异喙菊的小花异形性及繁殖特性

异喙菊(Heteracia szovitsii)是分布于新疆北部荒漠、具短寿命花和多态果实的菊科一年生短命植物。本文对该物种的开花式样和花部特征以及繁育系统与昆虫传粉特性进行了研究,以期明确其头状花序中小花的形态差异及其与多态果实间的关系、揭示其在短的花寿命内的繁殖特性。结果表明:该物种头状花序中发育成多态果实的3类小花在数量、冠毛的有无以及舌片长/宽、子房宽、花柱裂片长和子房喙长之间均存在不同程度的差异,且3类小花冠毛的有无以及子房宽和喙长与多态果实的形态一致,说明多态果实的数量与形态在小花发育过程中就已完成分化。花序中的小花每天集中在上午开放,使花序在功能上犹如一朵花,可快速增大花展示和对传粉者的吸引,以使异交在开花后短时间内完成;3类小花的自花花粉均可在花柱裂片上萌发并长出花粉管,说明该物种自交亲和。3类小花不去雄套袋后均能结实,且自然授粉后的结实率显著高于不去雄套袋的,说明该物种能自主自花授粉,且异花授粉促进了结实。3类小花通过雄性先熟以及次级花粉呈现中的泵/刷机制,将花粉呈现在花柱上部和未展开的柱头裂片外侧刷状毛上以及裂片顶端,延长了花粉呈现(雄性阶段)持续的时间,减少了花内雌雄功能间的干扰,有利于传粉者异花传粉,提高了雄/雌性适合度;同时,柱头裂片展开时可将自花花粉落置到裂片上,以完成自主自花授粉。主要传粉者六显甜花蜂(Halictus sexnotatulus)的访花时间与花序开放时间、花粉活力最高期和柱头最佳授粉期高度吻合,有利于雄性阶段花粉的输出以及雌性阶段柱头接受花粉,保障授粉在开花后短时间内快速有效地完成以及异交成功。在新疆北部荒漠的春季环境中,具短寿命花的异喙菊既可在低温多风导致传粉者不足或活动受限时,通过快速自主自花授粉及自交亲和机制来提供繁殖保障,也可在传粉者活动正常时,通过集中开花、雄性先熟及次级花粉呈现等机制来快速完成异交,提高雌/雄性及后代的适合度。