火柴头资源配置、生理整合及生化他感作用研究

摘要

火柴头(Commelina benghalensis L．)为一年生草本植物，属鸭跖草科，是我国农田中的一种常见植物。火柴头既可以进行有性繁殖又可以进行营养繁殖。在行有性繁殖时，火柴头具有地上和地下生殖枝开花结实的特性，产生地上大、小种子和地下大、小种子4种不同类型的种子。本研究中，采用水培 (Hoagland营养液)法在实验室条件下培养4种类型种子实生植株，待植株种子成熟后进行处理和分析。研究结果表明，4种类型种子实生植株个体水平上对新种群的贡献具有差异，地上大种子表现为最大，地下小种子则最小；4种类型种子实生植株在资源的繁殖配置上存在着差异，大种子尤其地上大种子对有性繁殖的资源分配最大，而地下小种子最小，这种差异又决定了在繁殖投资和繁殖代价上的差异，小种子特别是地下小种子实生植株的繁殖投资最小，而大种子特别是地上大种子实生植株的繁殖投资最大；从繁殖代价来看，大种子实生植株的繁殖代价之间差异不显著，而大种子实生植株的繁殖代价显著小于小种子实生植株的，小种子之间则表现为地上小种子实生植株的繁殖代价显著小于地下小种子实生植株的。 火柴头依靠其匍匐茎进行营养繁殖，是一种典型的克隆植物。生理整合作用是克隆植物研究热点之一。为了研究火柴头生理整合作用特性，本研究采用4种不同K素营养方式处理火柴头实生植株：1)基株和分株都用完全营养液 (Hoagland营养液)培养；2)基株用不完全营养液(缺少K的Hoagland营养液)培养，分株用完全营养液培养；3)基株用完全营养液培养，分株用不完全营养液培养；4)基株和分株都用不完全营养液培养， 30d后，测量4种处理方式下火柴头实生植株的基株和分株叶片K含量、相对叶绿素含量、光合作用参数以及荧光参数，并称量4种处理后各个构件的生物量。研究结果表明，当环境条件为基株K素营养不正常而分株营养正常时，K素在基株和分株间会发生转移，且转移方向即整合方向是从分株转移到基株，实验中以离子含量计算出的整合强度为19.22％。整合作用的存在对植株资源分配格局也产生了影响：基株和分株都处于K素营养正常的培养方式下，植株的营养构件比重最小，花苞构件比重最大；而基株K素营养正常、分株K素营养不正常的培养方式下，分株K素的缺乏导致了植株花苞构件比重的下降；基株K素营养不正常、分株K素营养正常的培养方式下，花苞比重仍是高于基株和分株K素营养都不正常方式下的，结果均表明了分株的营养环境能够影响植株的资源分配格局。在非洲、美洲等部分地区，火柴头已经发展成为一种恶性杂草，在我国却并未见相关报道。因而，本研究中为探讨火柴头与玉米之间的相互作用，一方面进行火柴头各个构件浸提液对玉米幼苗生长影响的实验，另一方面进行火柴头行间和株间混种玉米的实验。研究结果表明，火柴头根浸提液在实验浓度范围内对玉米幼苗的根长和苗高的生长均具有促进作用，而火柴头叶浸提液对玉米幼苗根长和苗高的生长则表现为低浓度促进，高浓度抑制的作用。火柴头行间和株间混种玉米两种方式下，玉米对火柴头植株总生物量未产生显著影响，但影响其根、花苞的资源分配。火柴头对玉米则产生显著影响：行间和株间混种玉米两种方式下，火柴头均促进了玉米幼苗生物量的增加，尤其是地上大种火柴头实生植株，显著地促进了玉米幼苗地上部和地下部的生长。据上述实验结果推测，火柴头在我国为一种非恶性杂草，它与玉米等农作物之间可能存在着互利的关系。

目录

摘要

1研究背景

1.1植物种群繁殖生态学研究进展

1.1.1繁殖对策及其相关概念

1.1.2植物种群繁殖对策的研究内容

1.1.3植物种群繁殖对策的研究状况

1.2无性系植物种群生理整合的研究进展

1.2.1无性系植物种群生理整合的研究内容和方法

1.2.2无性系植物种群生理整合的研究状况

1.3植物间生化他感作用研究进展

1.3.1植物生化他感作用及化感物质

1.3.2植物生化他感物质的作用机制

1.3.3植物化感作用的生物测定方法及其影响因素

1.3.4生化他感作用的种群生物学意义

1.3.5植物间生化他感作用的研究意义及发展前景

1.4研究目的与拟解决的科学问题

2材料与方法

2.1火柴头4种类型种子实生植株资源配置特异性及繁殖代价研究

2.1.1供试材料

2.1.2材料培养

2.1.3生物量测定

2.1.4数据统计分析

2.2火柴头地上大种实生植株生理整合特性研究

2.2.1供试材料

2.2.2材料培养和处理

2.2.3数据测量和处理

2.3火柴头的非恶性杂草的生态机制初步研究

2.3.1供试材料

2.3.2实验方法

2.3.3数据分析

3结果与分析

3.1火柴头4种类型种子实生植株资源配置特异性及繁殖代价研究

3.1.1实生植株总生物量

3.1.2营养构件生物量占总生物量的比重

3.1.3实生植株的各个构件生物量

3.1.4 4种种子实生植株的繁殖分配

3.1.5火柴头4种种子实生植株的繁殖投资

3.1.6各个构件生物量之间的关系

3.1.7各个构件占总生物量的比重之间的关系

3.2火柴头地上大种实生植株生理整合特性研究

3.2.1植株的生物量

3.2.2植株的资源分配

3.2.3植株叶片的K+离子含量

3.2.4植株叶片的叶绿素含量

3.2.5植株叶片的光合作用参数

3.2.6植株叶片的荧光参数

3.3火柴头的非恶性杂草的生态机制初步研究

3.3.1火柴头浸提液对玉米幼苗生长的影响

3.3.2混种后火柴头与玉米间的相互影响

3.3.3火柴头对玉米的影响

3.3.4浸提液对农作物种子出芽率的影响

4讨论

4.1火柴头4种类型种子实生植株资源配置特异性及繁殖代价

4.1.1新种群形成中不同类型种子的贡献上的差异

4.1.2各构件生物量之间的关系

4.1.3繁殖分配、繁殖投资和繁殖代价

4.2火柴头地上大种实生植株生理整合特性

4.2.1整合方向和整合强度

4.2.2整合作用对资源分配格局的影响

4.2.3整合作用对光合作用和荧光参数的影响

4.3火柴头为非恶性杂草的生态机制

4.3.1火柴头与玉米之间的生化他感作用

4.3.2火柴头对几种农作物种子萌发的作用

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文