全 文 ：第 23 卷 第 4 期
2011 年 12 月
塔 里 木 大 学 学 报
Journal of Tarim University
Vol． 23 No． 4
Dec． 2011
①
文章编号:1009 － 0568(2011)04 － 0019 － 06
短命植物异果芥的生殖分配及结实特性
吴雪莲1 王文华2 谭敦炎3
(1 农业部农产品质量监督检验测试中心，西藏 拉萨 850032)
(2 西藏自治区农牧科学院蔬菜研究所，西藏 拉萨 850032)
(3 新疆农业大学林学院，乌鲁木齐 830052)
摘要 通过对短命植物异果芥的三种春萌植株的生殖分配和结实特性的研究，对其在新疆准噶尔荒漠中独特的适应对策—
果实多态性进行了探讨。结果表明:三种植株的生殖分配高达 65%以上，远高于大多数一年生植物。紫红色花植株上、下部
果实萌生植株之间的单株生物量存在极显著差异，但生殖分配差异不显著;三种植株的结实率均在 80%以上;三种植株单株
上、下部果实数和果实总数均存在极显著差异;单株结实数与单株生物量呈线性正相关。
关键词 短命植物;异果芥;生殖分配;结实特性
中图分类号:S58 文献标识码:A DOI:10． 3969 / jissn． 1009 － 0568． 2011． 04． 004
The Characteristics of Fruit － set and Reproductive Package in
Diptychocarpus stricus
Wu Xuelian1 Wang Wenhua2 Tan Dunyan3
(1 Ministry of Agriculture Supervision and Testing Center，Lhasa，Tibet 850032)
(2 Tibet Academy of Agriculture and Animal Institute of Vegetables，Lhasa，Tibet 850032)
(3 College of Forestry Sciences，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052)
Abstract In this paper the characteristics of reproductive allocation and fruit － set of Diptychocarpus stricus，were compared and ana-
lyzed，the fruit polymorphism of the adaptation strategies in Junggar desert was also explored． The results were as follows:The repro-
ductive allocation (RA)in three morphs plant are more than 65%，much more higher than most of those of annual plants． There are
significant differences in the biomass per individual between plants geminated by upper and lower fruit with purple － flowered morphs on
the spring germinated plants in Diptychocarpus stricus，but there are no significant differences amongst the reproductive allocation;The
fruit － set ratios are more than 80% ． Meanwhile，there are significant differences in the upper fruits yield，the lower fruits yield and to-
tal fruit yield amongst the three morphs plants． There is significant positive correlation between the biomass per individual and the fruits
yield．
Key words ephemeral plants;Diptychocarpus stricus;reproductive allocation;fruit － set
植物的生殖和结实特性是植物生活史中的一个
重要特征［1，2］，在种子植物的生活史中，结实特性同
时受内部遗传因素和外部物理、生物环境的影
响［3］。植物的生殖分配和结实结籽特性深刻地影
①收稿日期:2011 － 12 － 02
作者简介:吴雪莲(1979 －) ，女，助理研究员，硕士，主要从事植物生殖生态和农产品质量安全方面的研究。
E － mail:wuxuelian0916@ 126． com
塔 里 木 大 学 学 报 第 23 卷
响着植物资源的分配效率、后代品质，对种群的发展
壮大起着至关的重要［4］。因此，对植物生殖分配和
结实结籽特性的研究对于揭示种子植物的繁殖特性
以及种群建成具有非常重要的价值。异果芥
(Diptychocarpus stricus)属于十字花科异果芥属
(Diptychocarpus Trautv．) ，是异果芥属中唯一的一
个种。在我国，异果芥仅分布于新疆北部，是准噶尔
荒漠中很常见的早春短命植物［5］。异果芥的生长
发育特点为:具有两种不同花色的植株;在其同一花
序上存在着两种形态和开裂方式不同的果实，是十
字花科中为数不多的具有异形果实(heteromorphy
fruit)的种之一。因此，对短命植物异果芥的生殖分
配和结实格局等生物学特性的研究，对于探讨其在
准噶尔荒漠中的生态适应对策具有非常重要的生态
学意义，同时为该种群能够在恶劣的准噶尔荒漠中
的发展壮大提供理论依据。从而使该物种在治理荒
漠、保护生态环境方面起到十分重要的作用。
1 实验材料和方法
1． 1 实验材料及观测地点
实验材料异果芥为一年生早春短命植物。该种
植物具有如下特点:种子萌发具典型的春、秋季萌发
现象，萌发的植株具有白花和紫红色花两种类型;春
季萌发的植株生活周期仅为 70 天左右;两种花色植
株的同一花序上均能形成两种不同形态的果实，其
中花序上部的果实扁平，开裂，成熟时不脱落;下部
果近圆柱形，不开裂，成熟时脱落。由于白色花下部
果实萌生植株数量较少，不能进行样本统计分析，所
以本试验只选取了紫红色花上、下部果实萌生植株
和白色花上部果实萌生植株为实验材料。
实验观察在新疆农业大学实验农场的短命植物
资源圃中进行。农场位于新疆乌鲁木齐市西郊，北
纬 43°48，东经 87°34，属于天山前山带冲积扇平
原，为典型的荒漠型气候。实验地环境、土壤均与野
外条件相似。
1． 2 实验方法
1． 2． 1 测定生殖分配
在果实成熟期，每种植株随机选取 30 株，连根
挖出，将果实单独剪下，与植株其他部分分别装入纸
袋烘干(80 ℃，72 h) ，用 BS210S (max210 g，d = 0．
1 mg)电子天平称取干重。生殖分配按果实的生物
量占植物总生物量的比率计算。
1． 2． 2 测定结实特性
在异果芥果实成熟期，每种植株随机选取 30
株，对一、二级分枝数 /株、上、下部果实数 /株、果实
总数 /株、上、下部果实败育率 /株等进行统计。
1． 3 数据处理
利用 Excel 软件对有关数据进行处理。应用
SigmaPlot软件进行绘图。
2 实验结果
2． 1 生殖分配及其相关性分析研究
成熟期春萌植株单株生物量及生殖分配的方差
分析结果见表 1。
表 1 异果芥成熟期春萌株单株生物量与生殖分配间比较
植株类型 单株生物量(g) 生殖分配(%)
紫红色花植株上部果实萌生植株 0． 769 1 ± 0． 372 2 69． 64 ± 4． 17
紫红色花植株下部果实萌生植株 1． 146 6 ± 0． 462 9 69． 33 ± 4． 41
F1 14． 697 0＊＊ 0． 088 3
P 0． 000 3 0． 767 2
白色花植株上部果实萌生植株 0． 693 8 ± 0． 263 8 71． 30 ± 3． 83
F2 1． 093 4 3． 532 4
P 0． 298 8 0． 063 8
注:＊＊表示变量间在 0． 01 的水平上存在显著差异。F1 和 F2 分别表示紫红色花植株上、下部果实萌生植株之间比较的方差
值;紫红色和白花植株上部果实萌生植株之间比较的方差值。
02
第 4 期 吴雪莲等:短命植物异果芥的生殖分配及结实特性
由表 1 可知，紫红色花植株上萌生植株与下部
果实萌生植株的单株生物量存在极显著差异(P ＜
0． 01) ，但两种植株的生殖分配差异不显著(P ＞ 0．
05)。同时紫红色花和白色花植株上部果实萌生植
株之间的单株生物量与生殖分配间均无显著差异
(P ＞ 0． 05)。
表 2 异果芥成熟期春萌株单株生物量与生殖分配间的相关性
植株类型 单株生物量 (g) 生殖分配(%) r p
紫红色花植株上部果实萌生植株 0． 769 1 ± 0． 372 2 69． 64 ± 4． 17 － 0． 259 9 0． 084 7
紫红色花植株下部果实萌生植株 1． 146 6 ± 0． 462 9 69． 33 ± 4． 41 － 0． 464 4* 0． 012 8
白色花植株上部果实萌生植株 0． 693 8 ± 0． 263 8 71． 30 ± 3． 83 0． 155 6 0． 351 0
注:* 表示变量间在 0． 05 的水平上显著相关。
同时表 2 的相关性分析结果表明:紫红色花和
白色花植株上部果实萌生植株的单株生物量与生殖
分配间均无显著相关性(p ＞ 0． 05)。紫红色花植
株下部果实萌生植株的单株生物量与生殖分配间存
在显著相关性(0． 01 ＜ p ＜ 0． 05)。
2． 2 结实特性与相关分析
对三种植株繁殖构件与结实特性测定及统计分
析结果如表 2。
表 3 异果芥春萌株繁殖构件特征与结实特性
植株类型
一级分枝数
/株
二级分枝数
/株
上部果实数
/株
下部果实数
/株
果实总数
/株
上部果
实败育
率 /株
下部果
实败育
率 /株
紫红色花植株下部果实萌
生植株
2． 21 ± 1． 10A 1． 60 ± 0． 55A 9． 18 ± 1． 42A 2． 68 ± 1． 18 11． 86Aa 9． 00% a 4． 20%
紫红色花植株上部果实萌
生植株
1． 27 ± 0． 99B 0． 16 ± 0． 41B 5． 96 ± 1． 44B 2． 56 ± 0． 80ab 8． 52B 8． 00% ab 4． 50%
白色花植株上部果实萌生
植株
0． 97 ± 0． 88C 0． 13 ± 0． 12C 4． 55 ± 1． 13C 2． 39 ± 0． 89b 6． 95C 5． 00% b 3． 90%
注:小写字母(a，b，c)表示变量在 0． 05 的水平上存在差异;大写字母(A，B，C)表示各变量在 0． 01 的水平上存在差异。
表 3 结果表明:三种植株一、二级分枝数 /株、
上、下部果实数 /株、果实总数 /株等均存在极显著差
异(P ＜ 0． 01) ，为紫红色花下部果实萌生植株的分
枝数最多、果实总数最多，紫红色花下部果实萌生植
株的次之，而白色花上部果实萌生植株的最少。上、
下部果实败育率 /株差异不显著(P ＞ 0． 05)。
三种植株单株生物量与单株结果数之间的关系
如图 1、图 2、图 3。
12
塔 里 木 大 学 学 报 第 23 卷
图 1 异果芥紫红色花植株上部果实萌生植株结实数与单株生物量的相关关系
(r = 0． 983，t ＜ 0． 001，在 0． 01 水平显著相关。)
图 2 异果芥紫红色花植株下部果实萌生植株结实数与单株生物量的相关关系
(r = 0． 990，t ＜ 0． 001，在 0． 01 水平显著相关。)
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第 4 期 吴雪莲等:短命植物异果芥的生殖分配及结实特性
图 3 异果芥白花植株上部果实萌生植株结实数与单株生物量的相关关系
(r = 0． 981，t ＜ 0． 001，在 0． 01 水平显著相关。)
结果表明，异果芥三种植株的结实数与单株生
物量呈线性正相关。说明单株生物量越大，单株果
实数越多。即植物植株的个体越大，产生的果实数
量就越多(r 值分别为 0． 983，0． 990，0． 981;t ＜
0． 001)。
3 讨 论
3． 1 生殖分配与生态适应对策
繁殖分配是一种自然选择。一次结实草本植物
的生殖分配一般占其总生物量的 20% ～ 40%，多次
结实植物则占每年总生物量的 20%以下［6，7］。在本
研究中，异果芥三种春萌株的单株总生物量之间虽
然存在显著差异，但其生殖分配差异不显著(表 1) ，
均可达 65%以上，明显高于其他已报道的一次结实
的草本植物。单株生物量与生殖分配之间相关性不
显著(表 2) ，表明它们的生殖分配比较稳定，不会随
着植株生物量的改变而改变。从它们的生存环境来
看，新疆准噶尔荒漠生境条件非常恶劣，多风、干旱、
温度变化大。异果芥在严酷、恶劣环境条件的影响
下，倾向于高的生殖分配。本文所研究的这种短命
植物具有生殖分配高、生长周期短的特征，为较典型
的 r －生活史对策，即表现为快速发育、小型成体、
数量多而个体小的后代，高的繁殖能量分配和短的
世代时间。因此，较高的生殖分配是这种短命植物
与新疆准噶尔荒漠环境长期适应的结果。
3． 2 结实特性与果实多态性
植株的结实率、种子产量与植物的繁殖能力的
关系很大［8］。从结实特性看，异果芥这种短命植物
结实数量较多，为该物种的生存发展提供更多机会。
同时，三种植株在单株生物量、结实数上存在差异，
其单株生物量都与结实数显著正相关(图 1，图 2，图
3) ，即植株个体越大，产生的果实数量越多。说明
这种植物在繁殖过程中，能很好的利用资源优势，尽
可能多的产生果实。此外，异果芥不同形态的果实
(种子)萌生植株所表现出的单株生物量、结实特性
上的差异，使之形成独特的适应机制—果实多态
性［9］。许多植物的多态果实在大小、果皮厚度等都
存在明显不同，使其在散布、休眠及萌发等生态学行
为也上存在差异，是一种混合生殖对策，可以减小环
境变化对植株生殖成功的影响［9，10］。面临环境变
32
塔 里 木 大 学 学 报 第 23 卷
异，植物会演化出最佳的生殖对策，以达到对局部环
境条件的最佳适应，这种适应常常表现在生活史特
征或生殖方式的变异上［11］。植物的生殖过程受环
境影响，反之，在变化的环境中，植物会通过某些生
态反应来保证生殖成功。异果芥的果实多态性正是
一种生态适应策略。
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