全 文 ： 研究报告
收稿日期:2006-05-26。
基金项目:国家自然科学基金 “干旱区 、胡杨等荒漠植被的恢复及可持续发展的研究 ”(30070640)项目资助课题。
作者简介:袁祯燕(1978～ ),女 ,在读博士研究生 ,讲师;研究方向:生态学及资源可持续利用。
早春短命植物独行菜天然种衣与水分的关系
袁祯燕1, 2, 3 多力坤 买买提玉素甫1 黄培佑1
(1.新疆大学生命科学与技术学院 乌鲁木齐 830046; 2.新疆大学资源与环境学院 乌鲁木齐 830046;
3.新疆大学干旱半干旱区可持续发展国际研究中心 乌鲁木齐 830046)
摘要:早春短命植物独行菜( Lepidium apeta lumW illd. )的种子遇水后在种子外部形成一层粘液层———种衣 , 种衣遇水后
迅速膨胀 ,种子的重量和大小都发生了变化 ,种衣的存在对独行菜种子的萌发 、幼苗的生长及种群的延续有重要的生态
意义。
关键词 生态学 独行菜 短命植物 种衣 水分
The Relationship BetweenW ater and the Seed Coat
ofLepid ium Apeta lum ——— an Ephemeral
Yuan Zhenyan
1, 2, 3 , Duolikun Mami aitiyusufu1 , Huang Pe iyou1
(1. L ife science and techno logy co llege o fX in Jiang unive rsity, Urumq i 830046;
2. Resoures and env ironment co llege of X inJiang unive rsity, Urumqi 830046;
3. Inte rnationa lC onfe rence on Resources, Ecosystems and Sustainability ofA rid and Sem i-arid Reg ions, U rumqi 830046)
Abstract:Lepidium apeta lum , which is an ephem eral, has the seed coat which w ill sw e ll if mee ting the w a-
ter, after swe lling the we ight and the size o f the seed changed. B ased on the expe rience, it has show n that the
seed coa t has key eco logical influence to assu re the germ inating, g row ing o f seed ling and popula tion lasting.
Key words Ecology Lepidium apeta lum Ephemeral Seed coa t W ater
在我国 ,短命植物主要分布于具有冬春多雨雪 、夏季干热的气候特征的新疆北部准噶尔盆地及毗邻的草原地
带 ,短命植物就是利用春天融雪水萌发 ,以融雪水和春季雨水的滋润保障其生活周期的进展 ,在干热夏季来临前
完成其生活周期 ,故有早春短命植物 (ephemera ls)之称 ,是一种避旱性旱生植物类型或称假旱生植物类型[ 1 ～ 3] 。
短命植物不具有明显的适旱结构 [ 4 ～ 13] ,但对干旱区严酷的生存环境有特殊的适应方式。独行菜种子外的遇水形
成的种衣就是一种对干旱区的生态适应。
独行菜 (Lepid ium apeta lum )是十字花科的一种 。人类生活的地方都可以见到这种植物 ,这种植物分布广
泛 ,但是因为适应周围的环境产生了不同的生态型 ,生活在新疆北部古尔班通古特沙漠中的独行菜就属于早春短
命植物类型 。
1 材料和方法
1. 1 材料
独行菜的种子采集于新疆准噶尔盆地南缘古尔班通古特沙漠自然群落中 ,种子收集后经过干燥保存 。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 膜外形的观察
将干种子置于显微镜下 ,滴加蒸馏水观察吸水现象 。
1
第 25卷 第 9期 2006年 9月 种 子 (Seed) Vo .l 25 No. 9 Sep.t 2006
DOI牶牨牥牣牨牰牭牴牥牤j牣cnki牣牨牥牥牨牠牬牱牥牭牣牪牥牥牰牣牥牴牣牥牬牨
1. 2. 2 种子脱膜
称 3 g种子浸水饱和后置 50 ～ 60℃烘箱内烘至恒重 ,取出种子冷却 ,用砂纸打磨 ,将种子和种衣分离 。脱膜
种子和未脱膜种子的测算以 1 000×5组的平均值为其平均重量 (单位:g),用电子数显卡尺测量种子的大小 ,每
种种子各选 50粒 ,测吸水前和吸水饱和后的长度和直径 ,结果为平均值 (单位:mm)。
1. 2. 3 种子吸水量与吸水速度
将独行菜脱膜种子和未脱膜种子各称取 1 g于筛状杯子里 ,将筛状杯放入盛水培养皿中接触吸水 ,每 30m in
称 1次重量 ,直到种子吸水重量不变为止 (重复 3次 )。
1. 2. 4 种子失水性测定
脱膜种子和未脱膜种子各取 1 g,放于培养皿中浸水饱和后 ,记初始重量和时间 ,在温度为 20 ～ 25℃、相对湿
度 26% ～ 30%的室内条件下失水 ,每 2 h称 1次重量直到恒重为止 (重复 3次 )。
1. 2. 5 种子反复吸水性
种子接触吸水饱和后 ,取 1 000粒种子放在培养皿中 ,在 100℃烘箱内烘干恒重为止 ,取出冷却称重 ,再接触
吸水饱和称重。重复 、连续做 10次。
1. 2. 6 天然种衣对种子发芽的影响
脱膜种子和未脱膜种子各取 50粒 ,在室内条件下(温度 20 ～ 25℃,相对湿度 26% ～ 30%)用培养皿做发芽
试验。比较发芽率和发芽势。
2 结果和讨论
2. 1 膜外形的观测
独行菜种子在遇水后 ,在其种子外部形成一层透明的粘
液层 ,十字花科植物种子的粘液物质来自于种皮表皮细胞的
次生壁 ,并且不能将粘液物质从表皮细胞上分离开来 [ 20, 21] 。
在脱膜的过程中发现 ,独行菜的种衣不容易脱去 ,即使经过砂
纸打磨的种子 ,遇水后仍有少量粘液层附着在种皮外。
2. 2 种子脱膜前后的大小与重量
独行菜未脱膜的种子千粒重为 0. 656 6 g,脱膜种子千粒
重为 0. 568 0 g,其中种子所带天然种衣为 0. 089 g,占未脱膜
种子干重的 13. 5%。独行菜的种子大小为 1. 96mm ×1. 23
mm ,吸水饱和后种子大小为 4. 22mm ×3. 74mm。
2. 3 独行菜种衣的吸水性
从图 1分析得出 ,独行菜的天然种衣可以吸取本身干重
25倍的水分 ,在吸水 2. 5 h后即达到饱和。说明种子外的天
然种衣在种子吸水量方面起到重要的作用 ,在干旱条件下有
利于利用周围土壤中的水分。
2. 4 天然种衣的失水性
将独行菜脱膜种子和未脱膜种子做失水性测定 ,由图 2
可以看出:吸水饱和的独行菜脱膜种子在室内条件下 (20 ～
25℃)22 h失去吸附的水分达到恒重状态 ,未脱膜的种子在
室内条件下 48 h失去吸附的水分。结果表明 ,独行菜的天然
种衣对水分具有很大的吸附能力 ,保水能力强 。
2. 5 天然种衣的反复吸水性
由图 3可看出 ,独行菜的天然种衣吸水量从第 1次吸水
到第 10次为止虽然呈缓慢下行趋势 。说明天然的种衣具有
很强的反复吸水的能力 ,在干旱少雨的环境中能有效利用有
2
第 25卷 第 9期 2006年 9月 种 子 (Seed) Vo .l 25 No. 9 Sep.t 2006
表 1 脱膜种子和未脱膜种子室温条件下
萌发率和萌发势的比较
独行菜脱膜种子 独行菜未脱膜种子
发芽率(%) 98 98
发芽势(%) 94* 94**
注:*表示育苗 2 d后就有 94%的种子萌发 , **表示育苗 4 d
后才有 94%的种子萌发。
限的水分 ,对不良环境适应方面起决定作用。
2. 6 天然种衣与种子萌发的关系
将独行菜脱膜种子和未脱膜种子进行萌发实验 (见表 1)。
结果表明 ,独行菜脱膜种子的发芽率和发芽势均高于未脱膜的
种子。在育苗过程中 ,在种子萌发后停止浇水 48 h ,发现由脱膜
的种子萌发的幼苗多数干死 ,而未脱膜种子萌发的幼苗则没有
干死的现象 。
此后反复试验多次 ,发现天然种衣虽然对种子萌发没有促
进作用 ,但是种衣所吸收的水分可以为幼苗生长所用。由此可知 ,在沙漠中 ,抱茎独行菜和独行菜天然的种衣不
仅有利于种子着床 ,而且可以吸收周围的水分供植物初期的生长。
3 结 论
独行菜的天然种衣具有以下生态功能:
(1)种子大粒化。当落在沙土上的种子遇水后 ,种子外的粘液层会将周围的沙粒粘附在种子上 ,种子重量的
增加使种子从沙表面下沉到一定深度 ,利于种子的萌发 。此外 ,外面包被着沙粒的种子可防止风将其进一步的传
播 、防止阳光的暴晒而导致种子的死亡。
(2)天然种衣有利于种子迅速地从周围土壤中吸收水分。带有较厚粘液性的种衣的小型种子 ,有利于种子
与土壤水分更好的接触和较大的面积 /体积比 ,对于水分的吸收是有利的。
(3)天然种衣有利于种子的萌发及幼苗的发育。试验发现具有种衣的种子萌发比不具种衣的种子萌发要
慢 ,而且不具有种衣的种子萌发出的幼苗很容易干死。因而 ,通过这种方式 ,确保种子在合适的条件下才萌发 ,也
确保幼苗在多变的恶劣环境下能以较大的机率生存 。同时 ,不萌发种子的种衣在土壤中起到天然保水剂的作用 ,
吸收周围土壤的水分帮助其它幼苗生长 ,有利于种群的延续 。
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