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阿尔泰生态系统的盐生植物——藜科植物



全 文 :阿尔泰生态系统的盐生植物——藜科植物
董 玮 1,2
(1.中国科学院内蒙古草业中心,内蒙古 呼和浩特 010031;2.内蒙古农牧业科学院,内蒙古 呼和浩特 010031)
摘要:藜科植物是阿尔泰地区的优势盐生物种之一,早在 18世纪 50年代人们就开始了对藜科植物的研
究。 主要综述了阿尔泰地区藜科植物的历史、起源、种类、分布,对阿尔泰藜科植物物种自然栖息地进行分
类介绍。同时,以海篷子、樟味藜、梭梭等藜科植物为例,对盐生植物抗盐的生理生化机制进行了初步阐述。
关键词:阿尔泰生态系统;藜科;盐生植物
中图分类号:S54;Q949.745.1 文献标识码:A 文章顺序编号:1672-5190(2012)11-0149-02
The Study on Chenopodiaceae in Altay Ecosystem
DONG Wei1,2
(1.Inner Mongolia Prataculture Research Center,Chinese Academy of Sciences,Hohhot 010031,China;2.Inner Mongolia
Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot 010031,China.)
Abstract:Chenopodiaceae is one of dominant halophytes species in Altay region,Russia,and in the early 1 750 s,people began
to study on it. In this paper,we review the Chenopodiaceae′s history,origin,species distribution in Altay region,and introduce
natural habitats of Chenopodiaceae plant species in Altay. At the same time,preliminary description of the physiological and
biochemical mechanisms of salt tolerance of halophytes is given in this paper.
Key words:Altay ecosystem;Chenopodiaceae;halophytes
藜科植物是阿尔泰地区的优势盐生物种, 它们
的分布对阿尔泰山地区的生态系统有很大的意义和
作用。 大部分藜科植物能在高盐含量的生境中生存,
因此,藜科植物成为开展耐盐研究的首选植物。 早在
18世纪 50年代,人们就开始了对藜科植物的研究。
1 藜科植物的研究历史
历史上第 1 次有记载的藜科植物 , 出现在
1753 年卡尔·林奈发表的经典作品《植物种志》里,
该书共记录了 10个属 40多种藜科植物。大约半个
世纪以后的 1799年, 法国植物学家旺特纳公布了
藜科家族植物的正式名称。 1829年,梅耶第 1 次成
功解剖了藜科植物的螺旋胚和环形胚,藜科植物的
相关研究从此开展起来。
一直以来,藜科家族植物的起源问题为人们所关
注,学者们一致认为,主要的藜科家族很可能在古世
纪已经开始分化,当时的古大陆还是一个整体,藜科
家族植物起源于古大陆的中亚地区和地中海区域。
阿尔泰山是中亚地区的大山脉, 藜科植物是当
地的优势物种, 该地区藜科植物的相关研究很早以
前就已经开展了。 1829年,К.Ледебура编辑的《阿尔
泰植物志》第 1版问世。 1936年,М.М.Ильиным出
版的《苏联植物志》对藜科家族的研究具有重大意义。
此 后 , 阿 尔 泰 植 物 学 家 В.П.Голоскоков、Н.К.
Аралбаев开始了对哈萨克斯斯坦藜科家族植物的研
究。В.И.Грубов和 И.А.Губанов对亚洲蒙古部分的植
物区系的研究做出了重大贡献 。 1993 年 ,М.Н.
Ломоносовой综合报告了西伯利亚阿尔泰地区植物
专题,对阿尔泰地区的藜科植物的研究起了很大的推
动的作用。
2 阿尔泰地区藜科植物的分类
与其他地区相比,阿尔泰山地区藜科植物物种
比例很高,这与当地干旱的气候条件有关。 阿尔泰
山地区共有藜科植物 116 种,其中的 35 种(占总数
的 30%)属于盐生植物,这些盐生植物主要分布在
沙丘地、岩地和其他一些盐渍含量高的地方。 盐生
植物中有一类专性盐生植物, 主要分布在盐沼地、
河流盐碱地和湖泊盐碱地,阿尔泰地区这类专性盐
生植物的代表物种有 30个,占总数的 26%。
阿尔泰山地区主要的藜科植物属有藜属 (21
种)、滨藜属(15种)、 碱蓬属(11 种)和猪毛菜属(10
种)。 其中,滨藜属具有良好的繁殖能力和较高的生
态可塑性,该属大多数植物为杂草类。
藜科植物的物种多样性与气候条件以及家族
起源有关, 在不同区域它们的多样性存着很大差
异。 在干旱地、盐碱地以及沼泽地周边等生境中,藜
收稿日期:2012-10-30
作者简介:董玮(1983—),女,助理研究员,博士,主要研究
方向为害虫综合治理。
Animal Husbandry and Feed Science畜牧与饲料科学 2012,33(11-12):149-150
DOI:10.16003/j.cnki.issn1672-5190.2012.z2.002
科植物物种组成最为丰富。阿尔泰生态系统的干旱
地区藜科植物物种比例高达 64.3%,仅有 4 个属位
于阿尔泰北部中心区, 分别是 Atriplex crassifolia,
Atriplex sagittata,Chenopodium lyspermum,
Chenopodium Suecicum。 Чуйский 区物种多样性最
为丰富,尤其是 Чуйский 草原,分布着 15 个属 52
种植物。 阿尔泰生态系统在中国境内的共有 26 属
89 种植物,在哈萨克斯坦境内有 20 属 60 种植物,
在准噶尔地区有 23 属 70 种植物,受准噶尔沙漠的
影响,这些地区的藜科植物物种较为丰富。
3 阿尔泰地区藜科植物的分布
对阿尔泰地区藜科植物物种现代自然栖息地
进行研究,发现分布区呈三维分布。 为了更好地调
查藜科家族植物地区分布,学者们根据阿尔泰山的
特点,对该地区进行了高原物种分布分析,假定组
中的物种只存在某些高度范围带, 基于这个假定,
阿尔泰地区的藜科植物可分为以下几组。
3.1 山组 主要包括分布在草原和草原山区的代
表性植物, 共有 13 个物种, 主要有短叶假木贼
(Anabasis brevifolia)、Chenopodium frutescens、单翅
猪毛菜(Salsola monoptera),部分是碱蓬,如平卧轴
藜 (Axyris prostrata)、Axyris sphaerosperma、西藏角
果碱蓬(Suaeda olufsenii)、Suaeda tschujensis。 这些
物种,在阿尔泰山、天山和帕米尔山脉均有少量分
布。
3.2 山区—平原组 主要包括分布在平原和山区的
物种,其不同的地理区域共有 63个物种。这一组中大
部分地区的代表性植物是草原和草原沙漠植物类型,
包括驼绒藜、盐爪爪、猪毛菜等。 此外,还有一些藜科
植物分布在森林和高地,与草原和草原沙漠植物类型
相比,对分布在森林和高地的物种研究得更为详细。
3.3 平原组 主要包括分布在平原的物种以及少
量分布在山区的物种,共有 36 个物种,主要代表性
植物是草原和草原沙漠植物类型,包括高枝假木贼
(Anabasis elatior)、 粗 枝 猪 毛 菜 (Climacoptera
subcrassa)、碟果虫实(Corispermum patelliforme),这
一组还包括一些分布在森林区的藜科植物 ,如
Atriplex sagittata、henopodium suecicum。
4 阿尔泰地区藜科植物的抗盐机制
植物种类家族的分布反映了所在地区的自然气候
条件, 阿尔泰地区的植物区系反映了该地区干旱的气
候。 阿尔泰地区的很多植物都具有抗旱、 耐盐碱的特
性。其中,藜科植物是研究认为最成功的适应盐碱地的
植物之一,藜科家族中许多物种都具有抗盐性,这也许
与它们的物种起源有关, 它们的这种抗盐性是有机体
对盐胁迫的一种应激反应,表现为耐盐或避盐。
4.1 耐盐机制 耐盐性是一个涉及生理和生化的
适应性过程,植物体通过电解质积累以保持原生质
活性,这样即使是在高盐土壤中,它们也能够吸收
水,而不会发生生理干燥。 具有耐盐性的植物能够
逐步将盐离子和原生质细胞融合在一起,并且将其
吸收到各种有机物成分中。 这种植物逐步进化,最
终形成耐盐的生理生化适应结构,他们往往不具有
肉质植物的构造类型。海篷子、盐节木、无叶假木贼
等物种具有这种耐盐性。
例如,海蓬子是肉质植物,具节,叶不发育、呈
鳞片状,分布在欧亚大陆。在盐碱地边缘,它们往往
与盐节木共为建群种。 这类群落主要分布在盐碱
地、湖边与河边的沼泽地、湿地、高盐的盆地、阿尔
泰地区和蒙古境内阿尔泰山东北部。
4.2 避盐机制 具有避盐特性的盐生植物,拥有特
殊的生理结构, 能够最大限度减少细胞中的盐浓度,
并将多余的盐离子分散到环境中去。这类植物可以借
助表皮细绒毛来消除高浓度的盐胁迫, 在高盐环境
中, 它们的细绒毛不断聚积植物体细胞液中的盐,达
到一定浓度后,细绒毛凋亡,然后再生出新的绒毛,如
此反复,直到解除植物体内的盐胁迫为止。 这种细绒
毛是滨藜属和藜属植物所特有的生理结构。 其中,滨
藜属 11个物种中的 10个物种,藜属 22个物种中的
13个物种具有这种结构。 另外一些避盐藜科植物的
原生质体具有高渗透压,这种高渗透压使得原生质体
不会像聚积溶性糖一样积聚可溶性盐。
避盐植物的典型代表是蒙古国阿尔泰山系统东
北部和准噶尔地区常见的樟味藜类型,它们或者出现
在盐生植物聚积地, 或者作为优势物种与蒿叶猪毛
菜、无翅猪毛菜、木地肤、琵琶柴共同组成群落。
例如,旱生植物梭梭,在北方地区分布广泛,是
重要的建群种和沙漠景观植物,能够在盐碱地区生
长,根可以扎得很深入,一直达到地下淡水区,以避
免对盐的吸收。 它们在阿尔泰山脉南部的碱性沙
滩、盐沼、低洼地、沙地、平原以及河边的湿地,形成
单一丛木,或者与柽柳属、白刺属、锦鸡儿属、假木
贼属植物共同组成群落。
许多盐生植物的种子萌发及发育初期只能在
低盐条件下进行,在其幼芽发育初期,适宜生长在
较低盐浓度的环境中, 而在其后天发育过程中,才
畜牧与饲料科学 第 33 卷150
能逐渐形成耐受高盐的能力。
5 小结
阿尔泰山地区藜科植物的分布有很大的意义
和作用。 其中,56%的藜科植物物种能够在高盐含
量的生境中生存。在蒙古国阿尔泰地区东北部和准
噶尔地区,发现这类植物大规模的生长。 进化成功
的藜科植物在其发源地和与其相关的其他地区,几
乎没有竞争物种,已经占据单独的生态位。
参考文献(略)
(责任编辑:钱英红)
植物生长调节剂和盐度对驼绒藜属植物
——绵毛优若藜种子发芽功能的影响
常 虹 1,2
(1.中国科学院内蒙古草业中心,内蒙古 呼和浩特 010031;2.内蒙古农牧业科学院,内蒙古 呼和浩特 010031)
摘要:绵毛优若藜[Ceratoides lanata (Pursh) J. T. Howell]是一种灌木,具有一年生小枝,属于藜科,广泛
分布于美国犹他州北部盐碱沙地。 其种子没有休眠性,大约 90%的种子在非盐碱土条件下发芽。 其种
子发芽率随盐度的增高而下降,超过 10%的种子在 900 mmol/L氯化钠中可以发芽,且几乎所有的种子
在不到 24 h内发芽,超出这个时间段后不再有种子发芽。赤霉酸不能缓解盐度对绵毛优若藜种子发芽
产生的影响,而激动素和壳梭孢(菌)素可以大大减轻盐分对其发芽的影响,乙烯利能够完全缓解盐胁
迫对绵毛优若藜种子发芽的影响。
关键词:绵毛优若藜;赤霉酸;乙烯利;壳梭孢(菌)素;盐生植物;激动素
中图分类号:S54;Q949.745.1 文献标识码:A 文章顺序编号:1672-5190(2012)11-0151-06
Action of Plant Growth Regulators and Salinity on Seed Germination of Ceratoides
lanata
CHANG Hong1,2
(1.Inner Mongolia Prataculture Research Center,Chinese Academy of Sciences,Hohhot 010031,China;2.Inner Mongolia
Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences,Hohhot 010031,China)
Abstract:Ceratoides lanata (Pursh) J. T. Howell is a shrub with numerous annual branchlets from the Chenopodiaceae family
and is widely distributed in brackish water playas of northern Utah. Seeds had no dormancy,and about 90% of the seeds
germinated in nonsaline control. Seed germination decreased with the increase in salinity,and more than 10% of the seeds
germinated at 900 mmol/L NaCl.Almost all seeds germinated in less than 24 h,and no additional seed germinated after this time.
Gibberellic acid had no effect in alleviating salinity effects;however, kinetin and fusicoccin substantially alleviated the effect of
salinity on germination,while ethephon almost completely reverted the effect of salinity.
Key words:Ceratoides lanata;gibberellic acid;ethephon;fusicoccin;halophytes;kinetin
绵毛优若藜 [Ceratoides lanata (Pursh) J. T.
Howell] 是藜科的成员 。 美国称绵毛优若藜为
“winterfat”,意思是冬季抓膘草,它具有抗旱、抗寒、
耐高温、 生态幅宽、 适应性强、 花期早等特点。
“winterfat”通常大约 30 cm 高,有时可能达到 1 m,
对所有家畜需要的偏碱性饲料来说,“winterfat”通
常被视为一种最可取的冬季饲料,且对麋鹿和鹿来
说是一种重要的冬季饲料。据 Welsh等[1]报道,尽管
“winterfat”作为一种牧草有明显的价值,且有着 50
多年的研究历史,但曾被人为设立的种植站仍然极
少。 “winterfat”是很好的蛋白质和 VA 的来源,印度
人煮它的茎和叶用来提取其中的物质,他们认为其
是治疗眼疾的有效药物,它的热溶液也被用来去除
头虱,其被视为头发和头皮的保健品,甚至可以恢
复秃发。
沙漠盐生植物对氯化钠非常耐受 [2-10],在蒸馏
水或减少盐分胁迫的条件下,盐生植物种子发芽达
收稿日期:2012-11-01
作者简介:常虹(1983—),女,实习研究员,硕士,主要研究
方向为放牧生态与管理。
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Animal Husbandry and Feed Science畜牧与饲料科学 2012,33(11-12):151-156