克隆整合對(duì)天胡荽分株間有性和克隆繁殖策略的影響

李曉紅, 張萬(wàn)靈 ,周兵

克隆整合對(duì)天胡荽分株間有性和克隆繁殖策略的影響

李曉紅1, 2, *, 張萬(wàn)靈1,2,周兵1, 2

1. 井岡山大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 江西 吉安 343009 2. 江西省生物多樣性與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江西 吉安 343009

研究了克隆整合特性對(duì)天胡荽在異質(zhì)性土壤養(yǎng)分環(huán)境中繁殖策略的影響。結(jié)果表明: 克隆整合可顯著提高相連分株中處于低資源條件下近端分株的結(jié)果數(shù)和坐果率、總種子數(shù)量, 及其單個(gè)克隆分株的平均結(jié)籽數(shù), 但對(duì)各處理單果重量的無(wú)顯著影響?？寺≌嫌欣诖龠M(jìn)資源缺乏端的有性繁殖; 促進(jìn)生理頂端分株的克隆繁殖。在低資源條件下, 克隆整合促進(jìn)近端分株的有性繁殖以及遠(yuǎn)端分株的克隆繁殖; 相反則促進(jìn)遠(yuǎn)端分株的有性繁殖和克隆繁殖。因此, 克隆整合特性是天胡荽對(duì)異質(zhì)性環(huán)境的重要適應(yīng)對(duì)策, 它使天胡荽能夠擴(kuò)展到不適合植物生長(zhǎng)的低養(yǎng)分斑塊中, 從而增加了天胡荽對(duì)惡劣環(huán)境的繁殖適合度及適應(yīng)能力。

克隆整合; 有性繁殖; 繁殖策略; 資源; 天胡荽(Lam)

0 前言

大多數(shù)克隆植物都同時(shí)具備有性繁殖和克隆繁殖的特性[1]。隨著生態(tài)因子變化, 兩種殖模式的相對(duì)重要性也相應(yīng)發(fā)生改變[1–2]。資源分配理論認(rèn)為, 植物生長(zhǎng)過程中向某一行為或性狀所投入的資源較多時(shí), 往往對(duì)其他行為或性狀的投資較少[3]。一般還認(rèn)為, 在限制性資源條件下, 克隆植物傾向于克隆繁殖[4]。但也有研究表明, 克隆植物在水、肥條件優(yōu)越的情況下, 主要進(jìn)行克隆繁殖[5–6]; 而在水、肥不利的條件下, 則以有性繁殖為主[6–8]。這表明克隆植物有性繁殖與無(wú)性繁殖之間存在資源競(jìng)爭(zhēng), 存在權(quán)衡關(guān)系。充足的水分條件有利于促進(jìn)互花米草克隆繁殖[9]。水肥處理可顯著提高羊草總子株密度及克隆繁殖體密度[10]。施加氮磷可導(dǎo)致羊草生物量呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)[11], 對(duì)其單位面積抽穗數(shù)與抽穗率沒有影響[12], 但卻可以顯著提高其每穗結(jié)實(shí)粒數(shù)[12–13]、結(jié)實(shí)率及千粒重[12]。增加一定量的水分會(huì)抑制羊柴()的有性繁殖, 改變生物量對(duì)克隆繁殖分株各部分的分配比例; 增加一定量的養(yǎng)分則可促進(jìn)其有性繁殖, 抑制克隆繁殖[14]。增加降雨量和施氮耦合條件下, 羊草將增加無(wú)性繁殖資源投入, 減少有性生殖資源投入; 高水氮作用下也影響其有性生殖和無(wú)性繁殖間權(quán)衡關(guān)系[15]。因此, 資源條件到底如何影響克隆植物的克隆繁殖和有性繁殖, 仍存在爭(zhēng)議。

克隆植物可通過聯(lián)接的根莖、匍匐莖或莖在克隆分株之間進(jìn)行資源傳輸和共享實(shí)現(xiàn)克隆整合[16–19]。廣泛的克隆整合能夠使克隆片段內(nèi)不同分株形成特化分工, 提高資源的吸收效率, 進(jìn)而增強(qiáng)基株的適合度[10–21], 也可以支持處于脅迫環(huán)境中克隆分株的生長(zhǎng), 并修飾該分株對(duì)局部脅迫的表型反應(yīng), 增強(qiáng)其有性繁殖[22]。研究表明, 克隆整合的作用在物種間變化很大, 并與環(huán)境異質(zhì)性程度和環(huán)境中平均資源可利用率有關(guān)[23]。克隆整合影響著分株的資源水平和形態(tài)特征, 進(jìn)而影響其生理和綜合性能。無(wú)論氮水平如何, 克隆整合都能極大地促進(jìn)蕹菜()克隆片段的適應(yīng)性[24]。克隆整合還可促進(jìn)鹽脅迫下互花米草(Loisel.)子分株的存活、生長(zhǎng)和有性繁殖, 尤其是幼分株, 而降低母分株的表現(xiàn)[25]?？v觀已有研究, 很少?gòu)挠行苑敝巢呗? 及其與克隆繁殖權(quán)衡的角度來(lái)探討克隆整合對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。雖然已有少量研究表明, 克隆整合可影響植物在生長(zhǎng)、克隆繁殖等各功能間的權(quán)衡關(guān)系。如, 局部遮光可影響鵝絨委陵菜生物量配置導(dǎo)致克隆構(gòu)件生物量累積量和分配比的變化[26], 但已有的大多數(shù)研究并未考慮克隆整合對(duì)有性繁殖生物量分配的影響, 關(guān)于克隆整合對(duì)植物克隆繁殖和有性繁殖策略影響的探討依然不足。

游擊型克隆植物的覓食行為可以使其適應(yīng)異質(zhì)性生境并強(qiáng)化其生長(zhǎng)和繁殖。有研究表明, 在斑塊狀條件下, 克隆整合可顯著增加蕹菜克隆結(jié)構(gòu)及根系生物量, 但減少其有性結(jié)構(gòu)生物量[27]。在資源豐富的條件下, 克隆整合可影響近端和遠(yuǎn)端分株之間的資源分配, 減少遠(yuǎn)端分株(也即距離母株相對(duì)較遠(yuǎn)、在發(fā)育上相對(duì)年幼的分株)的資源消耗[28]。但克隆整合如何進(jìn)一步影響分株間的有性繁殖策略則尚需更多探討。天胡荽(Lam.)為典型的匍匐生根型多年生草本植物,匍匐莖枝細(xì)長(zhǎng), 屬于游擊型克隆植物[29–30]。本研究以天胡荽為材料, 探討克隆整合對(duì)克隆植物繁殖策略的影響, 尤其是克隆整合如何影響不同資源條件下克隆分株的有性繁殖和克隆繁殖關(guān)系。

1 研究方法

1.1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

天胡荽(Lam.)為五加科, 天胡荽屬多年生矮小草本, 莖細(xì)長(zhǎng)而匍匐。傘形花序, 每花序上有花10—13朵, 花期為每年5月。

實(shí)驗(yàn)于2009年在井岡山大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。人工氣候室內(nèi)溫度控制在白天25±2℃、夜間15±2℃, 白天光照強(qiáng)度為700±20 μmol·(m2·s)-1。

2009年2月在校園內(nèi)一處自然分布的天胡荽群落中采集實(shí)驗(yàn)所用天胡荽種苗。為確保實(shí)驗(yàn)用苗的遺傳一致性, 我們從同一株天胡荽個(gè)體上采集了10個(gè)克隆分株。然后將這10個(gè)分株進(jìn)行培養(yǎng), 使其生長(zhǎng)出足夠數(shù)量的分株對(duì)。

4月上旬, 選取大小相近的分株對(duì)作為實(shí)驗(yàn)材料。將直徑和高度約為25 cm×20 cm 的塑料杯底部鉆孔后裝滿沙子并灑水壓實(shí)。同一分株對(duì)的近端分株(距離母株較近、在發(fā)育上相對(duì)年老的分株, 記為N)和遠(yuǎn)端分株(距離母株相對(duì)較遠(yuǎn)、在發(fā)育上相對(duì)年幼的分株, 記為F)分別種植于這樣一對(duì)塑料杯中。實(shí)驗(yàn)所用的沙土取自當(dāng)?shù)睾由? 并經(jīng)過多次清水淘洗, 將其中有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)盡量洗凈。

4月中旬, 取各分株均成活的分株對(duì)進(jìn)行試驗(yàn)處理。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理, 不同處理中分株對(duì)的兩個(gè)分株分別施以高、低兩種不同濃度的營(yíng)養(yǎng)液[分別為50%和10%的日本園試營(yíng)養(yǎng)液(Enshi nutrient solution)[31], 配方為NH4+-N 1.33, NO3-N 7.0, P 0.66, K 3.00, Ca 2.0, Mg 1.00, S 1.00 mmol·L-1]。即: ①近端分株和遠(yuǎn)端分株均處于高養(yǎng)分水平, 間隔子相連(記為Nh-Fh); ②近端分株和遠(yuǎn)端分株分別處于高和低養(yǎng)分水平, 間隔子相連(記為Nh-Fl); ③近端分株和遠(yuǎn)端分株分別處于低和高養(yǎng)分水平, 間隔子相連(記為Nl-Fh); ④近端分株和遠(yuǎn)端分株均處于低養(yǎng)分水平, 間隔子相連(記為Nl-Fl); ⑤近端分株和遠(yuǎn)端分株均處于高養(yǎng)分水平, 間隔子切斷(記為Nh/Fh); ⑥近端分株和遠(yuǎn)端分株均處于低養(yǎng)分水平, 間隔子切斷(記為Nl/Fl)。每個(gè)處理均設(shè)10個(gè)重復(fù)。預(yù)實(shí)驗(yàn)顯示, 40%—50%的日本園式營(yíng)養(yǎng)液適合其生長(zhǎng)發(fā)育。

處理后注意將兩分株所產(chǎn)生的新分株或者匍匐莖等分別向兩個(gè)方向引導(dǎo), 令其不交叉生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)期間, 每天向各杯中施加適量的水, 并經(jīng)常進(jìn)行噴霧, 確保基質(zhì)和空氣濕度。各處理生長(zhǎng)的新分株均用相同基質(zhì)的杯子承接, 以不影響其生長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)記錄各分株的開花、結(jié)實(shí)、分株等參數(shù), 果實(shí)成熟后隨時(shí)采集, 并用電子天平(梅特勒-XS205DU)稱取其生物量、記錄每個(gè)果實(shí)的種子數(shù)。6月底實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí), 分別收獲所有新克隆分株。對(duì)所有個(gè)體測(cè)定間隔子和匍匐莖等長(zhǎng)度, 葉片、花、果實(shí)和種子等數(shù)量, 以及地上和地下各部分的鮮重、干重進(jìn)行稱量。以各分株有性繁殖生物量(花與果實(shí)生物量總和)與其總生物量的比值計(jì)為該分株的繁殖投資。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用SPSS 18.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較分析獲得各個(gè)指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤, 并進(jìn)一步檢驗(yàn)各指標(biāo)在不同處理之間的差異性(P = 0.05)。用Origin2018進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 克隆整合對(duì)開花的影響

當(dāng)相連克隆分株中的近端分株(N)處于高養(yǎng)分條件下時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株(F)處于何種養(yǎng)分條件下, 克隆整合均可抑制N而促進(jìn)F的開花數(shù)量(圖1-A)。而當(dāng)N處于低養(yǎng)分環(huán)境中時(shí), 其開花數(shù)量得到顯著促進(jìn), 而相應(yīng)的F開花數(shù)量受到抑制。對(duì)于單個(gè)分株的開花數(shù)量, 克隆整合也具有上述效應(yīng)(圖1-B), 但近、遠(yuǎn)端分株之間無(wú)顯著差異。

結(jié)果還表明, 切斷相連分株的間隔子后, 無(wú)論是近端分株還是遠(yuǎn)端分株均表現(xiàn)出低養(yǎng)分進(jìn)而高養(yǎng)分條件抑制開花的現(xiàn)象。

圖1 克隆整合對(duì)天胡荽開花數(shù)量和每分株開花數(shù)量的影響

Figure 1 Effects of clonal integration on flowers and flowers per ramet of

2.2 克隆整合對(duì)結(jié)果的影響

2.2.1 坐果率的影響

圖2-A顯示, 不論是否存在克隆整合作用, 近端分株(N)處于高資源條件下時(shí), 遠(yuǎn)端分株(F)坐果率高于N的坐果率; 相反則反之。也就是克隆整合可以提高低資源條件下的近端

分株的坐果率。

2.2.2 果數(shù)量和重量的影響

圖2-B表明, 克隆整合可以提高相連分株中處于低資源條件下的近端分株的總結(jié)果數(shù)及每分株結(jié)果數(shù); 而當(dāng)近端分株處于高資源條件下時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株的資源狀況如何, 其總結(jié)果數(shù)以及每分株結(jié)果數(shù)量都顯著提高。

而當(dāng)兩分株分離時(shí)(切斷相連間隔子), 高資源條件將有利于提高結(jié)果數(shù)量, 但結(jié)果率差異不顯著。同時(shí)由于高資源條件顯著提高了克隆分株個(gè)體數(shù)量, 因此其平均每個(gè)分株的結(jié)果數(shù)量低于低資源條件下的。克隆整合對(duì)各處理的單果重量沒有顯著影響。

2.3 克隆整合對(duì)結(jié)實(shí)的影響

圖3顯示, 克隆整合顯著提高處于資源缺乏條件下的近端分株的總種子數(shù)量, 及其單個(gè)克隆分株的平均結(jié)籽數(shù)。而當(dāng)近端分株處于高資源條件下時(shí), 其總種子數(shù)量顯著降低, 相應(yīng)的遠(yuǎn)端分株的種子數(shù)量則顯著提高。但各處理對(duì)天胡荽單果種子數(shù)的影響沒有顯著差異。

克隆整合可以提高相連分株中處于低資源條件下的近端分株的單粒種子重量和單粒種子重量; 而當(dāng)近端分株處于高資源條件下時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株的資源狀況如何, 其單粒種子重量和單粒種子重量都顯著提高。但各處理對(duì)天胡荽結(jié)實(shí)率的沒有顯著影響。

而當(dāng)兩分株分離時(shí)(切斷相連間隔子), 高資源條件將促進(jìn)其有利于提高種子重量, 但在分株間差異不顯著。

2.4 克隆整合對(duì)克隆分株數(shù)的影響

圖4表明, 無(wú)論近端分株處于何種資源條件, 克隆整合均可顯著提高遠(yuǎn)端分株產(chǎn)生的新分株數(shù)。與處于低資源條件下的切斷分株相比, 克隆整合也可以促進(jìn)處于低資源條件下的近端分株產(chǎn)生的新分株數(shù)。

2.5 克隆整合對(duì)繁殖投資的影響

表1顯示, 當(dāng)近端分株處于低資源條件且有克隆整合存在時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株處于何種資源條件, 近端分株的花和果實(shí)生物量干重(分別為0.131 g·株–1、0.156 g·株–1和0.149 g·株–1、0.198 g·株–1)均顯著高于遠(yuǎn)端分株的(分別為0.388 g·株–1、0.318 g·株–1和0.410 g·株–1、0.396 g·株–1), 而其分株生物量干重(分別為9.148 g·株–1和14.940 g·株–1)則顯著低于遠(yuǎn)端分株的分株生物量(分別為19.556 g·株–1和15.999 g·株–1)。此時(shí)克隆整合顯著提高了近端分株的繁殖投資。

圖2 克隆整合對(duì)天胡荽坐果率和果實(shí)數(shù)量的影響

Figure 2 Effects of clonal integration on fruit set and fruits of

圖3 克隆整合對(duì)天胡荽每分株種子數(shù)量的影響

Figure 3 Effects of clonal integration on seeds

注: 同一處理內(nèi), 不同字母表示近、遠(yuǎn)端分株間差異顯著(p<0.05)

Figure 4 Effects of clonal integration on ramets

當(dāng)近端分株處于高資源條件且有克隆整合效應(yīng)時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株是否處于低資源條件, 遠(yuǎn)端分株的花和果實(shí)生物量干重(分別為0.114 g·株–1、0.073 g·株–1和0.392 g·株–1、0.155 g·株–1)均顯著高于近端分株的(分別為0.065 g·株–1、0.033 g·株–1和0.238 g·株–1、0.049 g·株–1), 同時(shí)其克隆分株生物量干重(分別為16.670 g·株–1和6.286 g·株–1)也顯著高于近端分株的(分別為12.207 g·株–1和5.354 g·株–1)。此時(shí)克隆整合都將促進(jìn)遠(yuǎn)端分株的繁殖投資。

當(dāng)沒有克隆整合作用時(shí), 雖然在近、遠(yuǎn)端分株都處于低資源條件, 近端分株的花、果實(shí)生物量, 以及繁殖投資均顯著高于遠(yuǎn)端分株的。而當(dāng)近、遠(yuǎn)端分株均處于高資源條件下時(shí), 兩者之間的各構(gòu)件生物量、及繁殖投資均無(wú)顯著差異。

3 討論

本研究結(jié)果顯示, 克隆整合顯著提高了相連分株中處于低資源條件下的近端分株的結(jié)果數(shù)、坐果率和總種子數(shù)量, 及其單個(gè)克隆分株的平均種子數(shù), 但對(duì)各處理單果重量的沒有顯著影響。這表明, 克隆整合有利于促進(jìn)低資源條件下近端分株的有性繁殖。天胡荽個(gè)體相對(duì)小, 花、果實(shí)和種子都相對(duì)小,其生態(tài)對(duì)策屬于“R對(duì)策者”。在低資源條件下, 克隆整合促進(jìn)近端分株有性繁殖, 表明此時(shí)克隆整合有利于促進(jìn)其資源向后代分配。已有研究表明, 營(yíng)養(yǎng)條件會(huì)影響克隆植物分株生長(zhǎng)。比如, 李曉霞等人[32]研究表明, 克隆整合顯著提高了養(yǎng)分異質(zhì)下的低營(yíng)養(yǎng)端分株的生物量, 降低了高營(yíng)養(yǎng)端分株的生物量, 且不受資源輸送方向的影響。這也進(jìn)一步影響了克隆分株開花率、坐果率和結(jié)實(shí)。

表1 克隆整合對(duì)天胡荽有性、克隆繁殖體生物量及繁殖投資比例的影響

注: 數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤”。同一處理內(nèi), 不同字母表示近、遠(yuǎn)端分株間差異顯著(< 0.05)。

作為一種小型的多年生匍匐莖草本植物, 在本研究中, 天胡荽各處理的繁殖投資1.29%到4.27%之間, 平均只有2.96%, 屬于繁殖投資相對(duì)低的物種。Wilson等人[33]在比較了英國(guó)的40種草本植物的繁殖投資后, 發(fā)現(xiàn)多年生草本植物, 尤其是小型的、匍匐莖植物, 其繁殖投資往往比一年生植物、個(gè)體相對(duì)大的植物要低。但是, Schat等人[34]則認(rèn)為, 植物繁殖投資的差異, 與其生長(zhǎng)型沒有直接關(guān)系, 而是受到其生長(zhǎng)環(huán)境的資源狀況影響。天胡荽在不同環(huán)境條件下, 其繁殖投資具有顯著差異, 正是其在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中形成的對(duì)不同生境條件的繁殖適應(yīng)策略。

本研究結(jié)果還顯示, 近端分株處于低資源環(huán)境中時(shí), 克隆整合將顯著提高近端分株的繁殖投資; 相反, 則促進(jìn)遠(yuǎn)端分株的繁殖投資。Wang等人[35]指出, 克隆整合可以改變克隆植物相互連接分株的生物量分配模式。李曉霞等人的研究表明, 克隆整合可提高薇甘菊低資源斑塊分株的生物量, 并降低高資源斑塊分株的生物量, 但不改變基株的整體生物量。Lin等人[36]也指出, 克隆整合可以誘導(dǎo)克隆植物在其克隆分株間形成功能分工。處于陸生生境中的分株主要功能是采光, 而處于水生生境中的分株則重點(diǎn)在于獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)?？寺≌细淖兛寺》种曛g的資源分配, 以及克隆繁殖和有性繁殖比例, 也即改變其分株間的功能分配, 進(jìn)而改變繁殖投資。

總之, 近端分株資源充足時(shí), 無(wú)論遠(yuǎn)端分株資源是否充足, 克隆整合均有利于遠(yuǎn)端分株的有性繁殖和克隆繁殖; 如果無(wú)整合效應(yīng), 則遠(yuǎn)端分株資源不足時(shí), 也有利于遠(yuǎn)端分株的有性繁殖和克隆繁殖; 遠(yuǎn)端分株的果實(shí)和種子重量均顯著高于近端分株的。近端分株資源不足時(shí), 克隆整合顯著促進(jìn)近端分株的有性繁殖以及遠(yuǎn)端分株的克隆繁殖。此時(shí), 近端分株的果實(shí)重量和種子重量均顯著高于遠(yuǎn)端分株的。上述結(jié)果證明了克隆整合可改變植物繁殖權(quán)衡和繁殖策略。這不僅有利于人們更深刻地理解克隆植物繁殖策略, 也有利于增強(qiáng)我們對(duì)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中合理施肥, 精準(zhǔn)施肥, 科學(xué)管理的認(rèn)識(shí)。

[1] XIAO Yan, TANG Junbing, QING Hua, et al. Trade-offs among growth, clonal, and sexual reproduction in an invasive plantresponding to inundation and clonal integration[J]. Hydrobiologia, 2010, 658(1): 353–363.

[2] ECKERT C G. The loss of sex in clonal plants[J]. Evolutionary Ecology, 2001, 15(4–6): 501–520.

[3] BARONCHELLI A, CHATER N, CHRISTIANSEN M H, et al. Evolution in a changing environment[J]. Plos One, 2013, 8(1): 52–74.

[4] ZHANG Dayong, JIANG Xinhua. Size-dependent resource allocation and sex allocation in herbaceous perennial plant[J]. Journal of Evolutionary Biology, 2002,15(1): 74–83.

[5] ALPERT P. Nitrogen sharing among ramets Increases clonal growth in[J]. Ecology, 1991, 72(17): 69–81.

[6] NICHOLLS A M. Size-dependent analysis of allocation to sexual and clonal reproduction inunder contrasting nutrient levels[J]. International Journal of Plant Sciences, 2011, 172(9): 1077–1086.

[7] VERBURG R, GRAVA D. Differences in allocation patterns in clonal and sexual offspring in a woodland pseudo–annual[J]. Oecologia, 1998, 115(4): 472–477.

[8]運(yùn)春, 蘇智先, 高賢明.克隆植物的特性及研究進(jìn)展[J].四川師范學(xué)院學(xué)(自然科學(xué)版), 2001, 22(4): 338–343.

[9] 趙志遠(yuǎn), 袁琳, 李偉. 生境異質(zhì)性及源株密度對(duì)互花米草入侵力的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 38(18): 277–286.

[10] 王若男.水肥條件對(duì)羊草無(wú)性繁殖與有性繁殖性狀及其關(guān)系的影響[D]. 長(zhǎng)春: 東北師范大學(xué), 2019: 14–16.

[11] 黃菊瑩, 徐鵬, 余海龍,等. 羊草生物量和養(yǎng)分分配對(duì)養(yǎng)分和水分添加的響應(yīng)[J]. 草業(yè)科學(xué), 2012, 29(10): 1589– 1595.

[12] 申忠寶, 張?jiān)聦W(xué), 潘多鋒,等. 施氮對(duì)人工草地羊草種子產(chǎn)量和構(gòu)成因素的影響[J]. 中國(guó)草地學(xué)報(bào), 2012, 34(5): 58–62.

[13] 于輝. 羊草種子產(chǎn)量構(gòu)成因子與產(chǎn)量最適調(diào)控時(shí)間的研究[D]. 長(zhǎng)春: 東北師范大學(xué), 2010: 16–17

[14] 朱雅娟, 阿拉騰寶, 董鳴, 等. 增加水分與養(yǎng)分對(duì)克隆植物羊柴自然種群繁殖權(quán)衡的影響[J]. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2007, 31(4): 658–664.

[15] 于達(dá)夫. 降雨量、氮沉降及耦合對(duì)羊草有性和無(wú)性繁殖及權(quán)衡的影響[D]. 長(zhǎng)春: 東北師范大學(xué), 2016: 46–48

[16] STUEFER J F, ERSCHBAMER B, HUBER H, et al. The ecology and evolutionary biology of clonal plants.[J]. Evolutionary Ecology, 2001, 15(4–6): 223–230.

[17] 王昱生. 關(guān)于無(wú)性系植物種群整合作用(Integration)研究的現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 1994, 13(2): 57– 60.

[18] 董鳴. 資源異質(zhì)性環(huán)境中的植物克隆生長(zhǎng): 覓食行為[J]. 植物學(xué)報(bào), 1996, 38(10): 828–835.

[19] 王長(zhǎng)愛, 李德志, 朱志玲, 等.克隆植物生理整合作用的研究方法及其應(yīng)用[J]. 應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào), 2006, 12(4): 581–588.

[20] ALPERT P, STUEFER J F. Division of labour in clonal plants[M]. DE KROON J H, VAN GROENENDAEL J. The Ecology and Evolution of Clonal Plants. Leiden: Backhuys Publishers, 1997: 137–154.

[21] ROILOA S R, ALPERT P, THARAYIL N, et al. Greater capacity for division of labour in clones of Fragaria chiloensis from patchier habitats[J]. Journal of Ecology, 2007,95(3): 397–405.

[22] DE KROON H, HUBER H, STUEFER J F, et al. A modular concept of phenotypic plasticity in plants[J]. New Phytol, 2005, 166(1): 73–82.

[23] XU Chengyuan, SCHOOLER S S, KLINKEN R D. Effects of clonal integration and lightavailability on the growth and physiology of two invasive herbs[J]. Journal of Ecology, 2010,98(4): 833–844.

[24] LIU Lu, LIN Huifeng, DONG Bicheng. Clonal integration enhances expansion ability ofinaquatic–terrestrial ecotones[J]. Aquatic Botany, 2016, 128: 33–40.

[25] XIAO Yan, TANG Junbing, QING Hua, et al. Effects of salinity and clonal integration on growth and sexual reproduction of the invasive grass[J]. Flora, 2011, 206(8): 736–741.

[26] 樊星, 蔡檢, 劉金平, 等. 局部遮光對(duì)鵝絨委陵菜基株形態(tài)塑性及生物量配置的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2016, 25(3): 172–180.

[27] LIU Fenghong, YU Feihai, YE Xuehua, et al. Clonal integration modifies growth and reproduction of the bunchgrassin nutrient-hetero-geneous condi-tions[J]. Ekologia Bratislava, 2007, 26(4): 352–361.

[28] LI X X, FAN Z W, SHEN Y D, et al. Nutrient addition does not increase the benefits of clonal integration in an invasive plant spreading from open patches into plant communi-ties[J]. Plant Biology, 2019, 21(6): 1090–1096.

[29] 張?zhí)m ,張德志. 天胡荽的研究進(jìn)展[J]. 現(xiàn)代食品與藥品雜志, 2007, 17(1): 15–17.

[30] BELL AD. Dynamic morphology: A contribution to plant population ecology[M]. DIRZO R, SARUKAN J. Perspectives on Plant Population Ecology. Sunderland Massachusetts: Sinauer Associates, 1984: 48–65.

[31] YU J Q, MATSUI Y. Effects of root exudates of cucumber () and allelochemicals on Ion uptake by cucumber seedlings[J]. Journal of Chemical Ecology, 1997, 23(3): 817–827.

[32] 李曉霞, 范志偉, 沈奕德, 等. 克隆整合對(duì)異質(zhì)性土壤養(yǎng)分生境下薇甘菊生長(zhǎng)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 2017, 36(5): 1271–1276.

[33] WILSON AM, THOMOSON K. A comparative study of reproductive allocation in 40 Britishgrasses[J]. Functional Ecology, 1989, 3(3): 297–302.

[34] SCHAT H, OUBORG J, DEWIT R. Life history and plant architecture: size–dependent reproductive allocation in annual and bienial Centauea species[J]. Acta Botanica Neerlandica, 1989, 38(2): 183–201.

[35] WANG Zhengwen, MARK VAN KLEUNEN, HEINJO DURING, et al. Root foraging increases performance of the clonal plant Potentilla reptans in heterogeneous nutrient environments[J]. Plos One, 2018, 8(3): e58602．

[36] LIN Huifeng, PETER ALPERTl, ZHANG Qian, et al. Facilitation of amphibious habit by physiological integration in the clonal, perennial, climbing herb Ipomoea aquatic[J]. Science of the Total Environment, 2018, 618: 262–268.

Effect of clonal integration on sexuality and clonal reproductive strategies of

LI Xiaohong1, 2, *, ZHANG Wanling1, 2, ZHOU Bing1, 2

1.School of Life Sciences, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi343009, China 2.,’343009, China

The effects of clonal integration characteristics on the reproductive strategies ofin heterogeneous soil nutrient environment were studied in this paper. The results showed that clonal integration could significantly increase the number of fruits, fruit set, total seed number of proximal ramets and the average seed number of individual clonal ramets under low resource conditions, but had no significant effect on the single fruit weight of each treatment. Clonal integration is conducive to promoting sexual reproduction at the resource-deficient end and clonal reproduction of physiological apical ramets. Under low resource conditions, clonal integration promotes sexual reproduction of proximal ramets and clonal reproduction of distal ramets; on the contrary, it promotes sexual reproduction and clonal reproduction of distal ramets. Therefore, clonal integration is an important adaptation strategy forto heterogeneous environments. It enablesto expand into low nutrient patches unsuitable for plant growth, thus increasing its reproductive fitness and adaptability to harsh environments.

clonal integration; sexual reproduction; reproductive strategiesre; resources;Lam.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.05.012

Q948.1

A

1008-8873(2021)05-095-07

2020-02-25;

2020-03-15基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31060069)

李曉紅(1970—), 女, 江西吉水人, 學(xué)士, 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師, 主要從事植物生態(tài)學(xué)方面的研究工作

通信作者:李曉紅, 本科, 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師, 研究方向?yàn)橹参锷鷳B(tài)學(xué)。E-mail: lxhong6379@163.com

李曉紅, 張萬(wàn)靈, 周兵. 克隆整合對(duì)天胡荽分株間有性和克隆繁殖策略的影響[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(5): 95–101.

LI Xiaohong, ZHANG Wanling, ZHOU Bing. Effect of clonal integration on sexuality and clonal reproductive strategies of[J]. Ecological Science, 2021, 40(5): 95–101.