【摘要】：植物的資源分配往往受到植物的繁殖模式、生活史特征和所處的環(huán)境影響。入侵植物合理有效的資源分配,特別是對繁殖部位的投入,往往能促進(jìn)入侵植物的適應(yīng)和擴(kuò)散。因此,開展相關(guān)的研究是了解入侵植物入侵機(jī)制的關(guān)鍵。本研究主要以入侵植物的繁殖模式(有性繁殖和克隆繁殖)和生活史(壽命與繁殖次數(shù))特征為出發(fā)點,以烏桕(Traadica sebifera)、空心蓮子草(Alternanthera phioxeroides)、美洲商陸(phytolaccaaamericana)、白花鬼針草(Bidensalba)和土人參(Talinumpaniculatum)為研究對象,探討多種不同繁殖模式的入侵植物在異質(zhì)多變的環(huán)境中對其繁殖部分的資源分配。(1)為了比較烏桕(多年生喬木)入侵地和原產(chǎn)地種群種子的理化差異及其對萌發(fā)的影響,本研究選用了 12個原產(chǎn)地(中國)種群和12個入侵地(美國)種群,測定種子的物理特性(大小、硬度、種皮厚度)和化學(xué)特性(蛋白質(zhì)、脂肪、可溶性糖、赤霉素和脫落酸),并進(jìn)行了種子萌發(fā)實驗。研究發(fā)現(xiàn),烏桕入侵地種群的種子大小、種仁的赤霉素含量及赤霉素與脫落酸比值都顯著高于原產(chǎn)地種群,但種子的粗脂肪含量顯著低于原產(chǎn)地種群,其他特性如種子硬度、種皮厚度、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖等均無顯著性差異。同時,烏桕入侵地種群種子的萌發(fā)速度顯著快于原產(chǎn)地種群。以上結(jié)果表明,入侵種群具有較高的赤霉素含量且體積較大,導(dǎo)致種子萌發(fā)較快,這可能有助于烏桕的成功入侵。(2)為了研究入侵植物空心蓮子草(多年生克隆繁殖草本)在水陸生境中的資源分配規(guī)律,本研究對不同境中空心蓮子草的地上生物量、花序數(shù)和土壤營養(yǎng)進(jìn)行了野外調(diào)查。此外,為了研究環(huán)境因素對空心蓮子草有性繁殖資源分配的影響,本研究還進(jìn)行了不同營養(yǎng)、密度和水分處理的同質(zhì)園實驗。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn),與陸生生境相比,水生生境中空心蓮子草產(chǎn)出更多的花序,而且具有雌雄同花的花序比例也顯著高于陸生生境。水生生境中土壤營養(yǎng)(總氮、總碳)顯著高于陸生生境中的土壤營養(yǎng)。同質(zhì)園實驗發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)的添加、密度的增大和水分的增加均能顯著促進(jìn)了空心蓮子草花序的產(chǎn)生和對有性繁殖的資源投入。以上結(jié)果表明:在資源豐富水生生境中空心蓮子草會向有性繁殖部分投入更多資源。(3)為了研究營養(yǎng)對白花鬼針草(一年生草本)、土人參(多年生具有混合繁殖模式的草本)、美洲商陸(多年生具有混合繁殖模式的草本)和空心蓮子草(多年生克隆繁殖草本)資源分配的影響,本研究進(jìn)行不同營養(yǎng)水平處理的同質(zhì)園實驗。研究發(fā)現(xiàn),添加營養(yǎng)顯著促進(jìn)植物的地上生長,并促進(jìn)對有性繁殖的資源分配�？傮w上,入侵植物資源分配對營養(yǎng)的反應(yīng)與最優(yōu)資源分配理論預(yù)測相符。(4)為了研究營養(yǎng)和溫度的交互作用對空心蓮子草和美洲商陸資源分配的影響,本研究同樣進(jìn)行了不同處理的同質(zhì)園實驗。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),高溫脅迫抑制植物生長、降低植物對有性繁殖的資源分配;而添加營養(yǎng)能促進(jìn)植物生長,并提高植物對有性繁殖的投入。這些研究結(jié)果顯示,營養(yǎng)是引起植物資源分配變化的主要因素。(5)為了探究取食和競爭作用對空心蓮子草有性繁殖分配的影響,本文研究了蓮子草的競爭、蓮子草直胸跳甲和蝦鉗菜披龜甲取食作用對空心蓮子草花序的影響。研究發(fā)現(xiàn)競爭或取食均能顯著降低植物的花序數(shù)。但是,空心蓮子草對有性投入比沒有受到影響。本文還研究了嚴(yán)重的取食作用對土人參生長和繁殖的影響。結(jié)果表明,昆蟲取食作用顯著抑制了植物生長,并降低了植物對有性繁殖的投入,但地上取食作用提高了植物的根冠比。綜上所述,入侵植物的入侵地種群在有性繁殖的投入上已經(jīng)發(fā)生了適應(yīng)性的進(jìn)化。此外,入侵植物對繁殖資源投入主要受到營養(yǎng)條件所調(diào)節(jié),符合最優(yōu)分配理論,但昆蟲取食作用會引起入侵植物補(bǔ)充生長,使入侵植物減少對有性繁殖的投入。入侵植物在繁殖策略和繁殖投入上的適應(yīng)性可能是其成功入侵的重要原因。
【圖文】：

烏桕汾ｒａ），多年生木本，單一有性繁殖物種，隸屬于大戟科逡逑（Ｅｕｐｈｏｒｂｉａｃｅａｅ）烏桕屬（７Ｗａｃｆｃａ）。烏桕種子通常在１０月中下旬完全成熟，逡逑果皮脫落，露出帶有白色蠟質(zhì)的種子（圖１．１）。低溫層積可以促進(jìn)烏桕種子萌發(fā)逡逑（Ｈｏｕ等，２０１４），但烏桕種皮或胚乳殼中含有的花青素Ｐｒｏａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓ（ＰＡｓ）逡逑會通過上調(diào)與休眠相關(guān)基因表達(dá)和赤霉素壓制基因而阻止或延緩烏桕種子萌發(fā)逡逑（Ｓｈａｈ等，２０１８）。有研究表明，經(jīng)過７年的烏桕種子仍可以萌發(fā)，并在晚冬早逡逑春時期或變溫的條件下有很好的萌發(fā)率（Ｃａｍｅｒｏｎ等，２０００；邋Ｎｉｊｊｅｒ等，２００２）。逡逑烏桕原產(chǎn)于東亞，是我國主要木本油料和觀賞植物（張家亮等，２０１５）。由逡逑于巨大經(jīng)濟(jì)價值，烏桕于１７７２年被引入美國，并迅速在美國南部沿海地區(qū)蔓延，逡逑形成入侵（Ｎｉｊｊｅｒ等，２００２），被列為美國十大“入侵植物”之一。與原產(chǎn)地種群逡逑相比，在幼苗階段，烏桕入侵地種群有著較高的相對生長率和總生物量（Ｚｏｕ等，逡逑８逡逑

逡逑入侵地，空心蓮子草主要以莖節(jié)和宿根進(jìn)行無性繁殖和擴(kuò)散（圖１．２），遺傳多樣逡逑性低（Ｗａｎｇ等，２００５；邋Ｙｅ等，２００３）�？招纳徸硬莸臒o性克隆繁殖能力很強(qiáng)，逡逑一節(jié)根狀莖、匍匐莖或０．２邋ｃｍ肉質(zhì)狀根片段均可以成活（陳中義和江紅英，２００９；逡逑陳中義等，２０１０；林金成和強(qiáng)勝，２００４）；萌發(fā)一個芽體需要不到０．１邋ｇ的貯藏根逡逑（賈昕等，２００８）（圖邋１．２）。逡逑以往的研宄主要關(guān)注在表型可塑性、環(huán)境耐受性、無性繁殖（克隆整合）、逡逑與本土植物或天敵的互作及全球氣候變化下這些互作的變化（Ｄｏｎｇ等，２０１５；逡逑Ｇｅｎｇ邋等，２００６；邋Ｌｕ邋等，２０１５，，２０１６；邋Ｗａｎｇ邋等，２０１５；邋Ｙｏｕ邋等，２０１４），而對空逡逑心蓮子草的有性繁殖方面關(guān)注較少。在入侵地，空心蓮子草也有極低結(jié)籽現(xiàn)象，逡逑導(dǎo)致空心蓮子草有性繁殖失敗的原因有雄蕊心皮化、花粉敗育或不育（Ｌｉｕ等
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢植物園)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q945

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本文編號：2648404