盐地碱蓬种子休眠与萌发及其对盐生生境的适应对策

摘要

植物在长期生长过程中会形成一系列的生活史策略来应对难以预测的环境变化。本研究以生长在运城盐湖的一年生植物盐地碱蓬（Suaeda salsa）为研究案例，通过野外调查和室内实验相结合的方法，探讨了：（1）二型性种子结实格局、形态和生理生化差异；（2）二型性种子萌发对温度、光照、盐分的响应及休眠特性；（3）盐分类型和盐分浓度对种子萌发的影响；（4）种子库季节性动态，以期揭示盐地碱蓬种子对盐生生境的适应对策。具体结果如下：
　　1.盐地碱蓬产生两种类型的种子，同一植株上棕色种子比黑色数量多，且棕色多在植株上部结实，而黑色种子多在植株下部；黑色种子体积小，种皮角质有光泽，而棕色种子体积大,种皮膜质无光泽；两种种子中棕色种子POD活性大于黑色种子，但差异性不显著，黑色种子SOD活性和可溶性糖含量都高于棕色种子，差异不显著，然而黑色种子中MDA含量和可溶性蛋白含量都显著大于棕色种子。两种种子通过在结实比例、结实格局、形态和生理生化特性的差异来适应盐渍化环境。
　　2.不同因子对二型性种子萌发影响实验结果显示：（1）新成熟的棕色种子在实验温度范围内萌发率都超过90%，而黑色种子只在15/25℃下萌发最高(但低于85%)，并且棕色种子萌发速度比黑色更快；（2）低盐分条件下（<0.39 mol/L），棕色种子对光照条件不敏感；高盐条件下（>0.39 mol/L），棕色种子在黑暗中的萌发显著高于光照，而黑色种子在光照条件下萌发较好；（3）在所有温度和光照处理中，两种种子都随盐分浓度的升高下降，但棕色种子在盐分浓度为0.78 mol/L时萌发率仍然有30%以上，而黑色种子在盐分浓度大于0.59 mol/L时萌发率几乎为0；（4）棕色种子为非休眠，而黑色种子具有非深度生理休眠。黑色种子萌发率在经过划破种皮、干储、低温层积和GA3处理后都能提高。因此，黑色种子具有非深度生理休眠而棕色种子为无休眠。研究揭示，盐地碱蓬通过二型性种子休眠和萌发行为上的差异，采用“两头下注”对策提高其对异质生境的适应性。
　　3.复合盐和NaCl对黑色种子萌发影响结果显示：（1）盐地碱蓬种子在5-30℃下都能萌发，但最佳温度为15/25℃；（2）随着盐分浓度的升高，种子的萌发百分数和速率均下降，两者在盐分浓度不高于20 mS/cm时，两种盐分处理均差异不显著；浓度大于20 mS/cm时，相同离子浓度下单盐处理的种子萌发百分数和速率都低于复合盐；单盐处理的种子恢复萌发百分数高于复合盐处理，总萌发率与对照无显著差异；（3）两种盐处理下，吸胀种子的Na+含量均随盐分浓度升高有下降趋势，当盐分浓度大于5 mS/cm时，同一浓度下单盐处理种子中的Na+含量都比复合盐高；K+含量随盐分浓度升高均无显著变化，且两种盐之间也无显著差异；同一浓度下，复合盐处理种子中Ca2+和Mg2+含量都比单盐高；（4）随盐分浓度升高，两种盐处理的种子吸水量降低，但在相同浓度下，单盐处理的种子吸水量低于复合盐处理。由此得出，单盐和复合盐对种子萌发均没有产生毒害，而自然生境中的种子在高盐条件下则可能通过抑制Na+吸收，提高Ca2+和Mg2+吸收来减轻毒害和调节渗透势，从而适应高盐环境。
　　4.种子库季节性动态调查结果显示：从2015年10月到2016年8月观察期间，种子库密度在2016年3月最大（9166.7±227.3粒/ m2），而2015年10月和2016年8月较小（分别为1166.7±112.8粒/m2和1853.3±135.2粒/m2），随着时间的延长先增高后降低；幼苗库密度在2016年5月最大（900.0±220.6株/m2），而2016年4月和8月较低（分别为213.3±156.7株/m2和273.3±220.6株/m2），也表现出相同的规律。埋藏种子的休眠特性呈现出季节性周期变化：条件性休眠-（刚成熟）-非休眠（晚冬、春季）-次生休眠（夏秋）-非休眠（晚冬、春季），这种休眠变化可能受温度调节，并且盐地碱蓬通过种子库休眠循环实现风险均摊，来应对不可预测的环境变化。
　　一年生盐生植物盐地碱蓬二型性种子萌发对盐分及不同因子响应的研究案例表明，二型性种子在形态性状、生理生化、及其萌发对光照、温度和盐分响应上存在很大差异，而植物则通过二型性种子休眠和耐盐程度的不同，萌发过程中离子的选择性吸收和种子库的休眠循环等一系列生活史对策来应对难以预测的环境变化，维持种群存在和更新。

目录

1 文献综述

1.1 盐生植物

1.2 异型性种子

1.3 盐地碱蓬研究进展

1.4当前研究存在的问题

1.5 拟开展的研究

1.6 本研究意义

2 盐地碱蓬异型性种子形态和生理生化差异

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

3 盐地碱蓬二型性种子的萌发与休眠特性及生态适应

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

4 盐地碱蓬种子萌发对盐分类型和浓度的适应对策

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

5 种子库季节性动态

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 讨论

6 结论

6.1 主要结论

参考文献

在学期间的研究成果

致谢