植物功能性状及性状间权衡关系对揭示植物生长策略、资源分配模式以及探讨其生理生态过程的内在机制具有重要意义,但针对雌雄异株植物功能性状对其生境响应的性别差异却鲜有报道.以雌雄异株植物黄柳当年生末端小枝为研究对象,从枝水平、叶水平比较雌雄植株功能性状及性状间权衡关系对风蚀环境响应的性别差异.结果显示:小枝水平上,对照环境下雌雄植株茎干重-总叶干重之间的权衡均倾向于总叶干重,风蚀环境下则倾向于茎干重,且雌株权衡值分别为雄株的4.3倍和3.7倍;雌雄植株茎干重-总叶面积的权衡在各生境下均偏向于茎干重,两性的权衡值差异不大.叶水平上,相同叶片干重下,风蚀对雄株叶片面积生长的抑制作用更显著;雌株叶片干重与叶柄干重呈等速生长关系,而雄株呈小于理论值1的异速生长关系,且在风蚀环境中,相同叶柄干重下,雌株叶片干重的累积速率比雄株快.研究表明,黄柳雌雄植株小枝各功能性状间的关系对风蚀环境具有不同的响应,雌株比雄株更倾向于将资源投资在光合器官生长中,且风蚀对雄株光合器官生长的抑制作用更显著.

隐性雌雄异株指植株表型为非雌雄异株,但形态上两性花通常雄性不育或雌性不育,植株个体实际仅行使雌性或雄性功能.两性花植株向雌雄异株的转变在被子植物中广泛存在,隐性雌雄异株作为潜在的中间阶段对于理解植物性系统的演化具有重要意义.据APG Ⅳ分类系统,这些物种在被子植物的22目36科65属约221种植物中有过报道,分别约占被子植物总目数的34.4％、总科数的8.7％、总属数的0.5％和总种数的0.1％;多为分布于热带或亚热带地区依靠生物传粉的木本植物,且至少存在花蜜或花粉作为访花报酬.该性系统形态学的性表达类型多样:可分为雄花两性花异株(类型Ⅰ)、两性花植株(类型Ⅱ)、雌花两性花异株(类型Ⅲ)及其他类型(类型Ⅳ)4种,分别约占已报道隐性雌雄异株物种数的48.9％、47.5％、2.7％和0.9％.从系统发育看,该性系统在被子植物木兰分支、单子叶植物分支及真双子叶植物分支均有分布,且主要分布于较为进化的核心真双子叶植物类群中.隐性雌雄异株物种不育性器官的进化意义存在多种假说,包括祖先假说、遗传约束假说、促进风媒花粉落置假说、传粉者吸引假说、拟态与欺骗假说等,但相关实证研究较少.本文对隐性雌雄异株物种不同类群的性表达形式、不育性器官败育类型进行了归纳,并对具该性系统的类群在被子植物中的分布与系统演化进行了分析与总结,同时对有关隐性雌雄异株物种不育性器官进化意义的5个假说进行了介绍与评价,最后对今后的相关研究方向进行了展望.以期为深入研究被子植物隐性雌雄异株性系统的进化式样与机制研究提供理论资料.

[目的]德夸菌素(decoyinine,DCY)是一种新型植物生长调节剂.本研究旨在探究DCY浸种处理对商用水稻品种徐稻10与湘两优900抗褐飞虱Nilaparvata lugens的影响.[方法]利用年龄-龄期两性生命表测定和比较了褐飞虱初孵若虫取食不同浓度[0(清水对照),25,50和100 mg/L]DCY浸种处理的徐稻10和湘两优900植株后的生长发育、成虫繁殖力及种群生命表参数,并模拟其60 d内的种群增长情况.还调查了 100 mg/L DCY浸种处理对褐飞虱雌成虫蜜露分泌量、体重及取食和产卵偏好的影响.[结果]与取食对照稻株相比,褐飞虱初孵若虫取食不同浓度DCY浸种处理的徐稻10植株后,若虫历期显著延长,成虫繁殖力(单雌产卵量)显著下降,种群参数净增殖率R0、内禀增长率rm和周限增长率λ显著降低,平均世代周期T和种群倍增时间DT显著升高;褐飞虱初孵若虫取食不同浓度DCY浸种处理的湘两优900植株后,若虫历期显著缩短,单雌产卵量显著下降,仅平均世代周期T显著升高,其他种群参数无显著差异.在两种水稻上,60 d种群模拟的结果表明3个处理组的种群大小都小于对照组的.取食100 mg/L DCY浸种处理的徐稻10与湘两优900稻株的褐飞虱雌成虫的蜜露分泌量和体重都显著低于取食对照组稻株的.取食和产卵选择试验表明,褐飞虱雌成虫更倾向于在对照稻株上取食和产卵.[结论]DCY浸种处理徐稻10与湘两优900后会提高其对褐飞虱的抗性.

[目的]探究马尾松健康植株不同位置挥发性物质,比较其不同部位的挥发物的种类差异及含量,分析松墨天牛成虫对健康马尾松各部位挥发物的触角电位反应和嗅觉反应,为开展松墨天牛的行为调控技术提供依据.[方法]采用静态顶空法和气相色谱-质谱联用技术分析了马尾松松针、1 cm枝条、5 cm枝条、20 cm树干、30 cm树干、松油脂6个部位的挥发物,并对松墨天牛雌雄成虫进行触角电位测定和行为反应观测.[结果]6个部位的挥发物提取物中,共检测出36种挥发性物质,各部位挥发物种类相近,相对含量差异较大,但其主要挥发物均为萜烯类物质,主要包括月桂烯、蒎烯、左旋-beta-蒎烯、莰烯等.在触角电位试验中,5 cm枝条挥发物提取物的触角电位值最高,松油脂挥发物提取物的触角电位值最高;在行为反应试验中,各部位挥发物对松墨天牛成虫均有一定的引诱作用,其中雌成虫对5 cm枝条挥发物提取物的趋向性最高,雄成虫对30 cm树干和松油脂挥发物提取物的趋向性最高.[结论]健康状态下,马尾松5 cm枝条及30 cm树干和松油脂中萜烯类挥发物制成的植物源引诱剂对松墨天牛两性成虫具有更好的引诱作用,这将为提高现有的诱捕剂效果提供参考,同时为松墨天牛虫害防治提供科学依据.

[目的]明确高温处理对七星瓢虫Coccinella septempunctata生长发育及繁殖的影响.[方法]基于设施环境内两个代表区域(植株覆盖层和植株上表层)的高温现状,利用人工气候箱模拟设施高温环境,测定不同高温(37和42 ℃)(恒温)及其组合(变温)对七星瓢虫生长发育及繁殖的影响试验,并使用年龄-龄期两性生命表TWOSEX-MSChart等软件对生长发育、繁殖力、存活率等生命表参数数据进行分析处理.[结果]温度越高和高温持续时间越长,七星瓢虫的发育越快,寿命越短,生殖力越低.七星瓢虫在42℃恒温和25～42 ℃变温条件下无法完成发育,其寿命分别为3.43和4.70 d;在37℃恒温条件下可以完成发育,但生殖力为0,未成熟期为11.67 d,成虫寿命为7.75 d,初羽化成虫体重为0.0207 g,均显著低于对照(25℃恒温下的)的相应指标(分别为未成熟期17.64 d,成虫寿命51.51 d,初羽化成虫体重0.0277 g);25～37℃变温条件下七星瓢虫可以发育和繁殖,但卵的孵化率为0,未成熟期为15.16 d,成虫寿命为22.84 d,产卵期为4.57 d,产卵量为41.86粒/雌,初羽化成虫体重为0.0220 g,总生殖率(gross reproductive rate,GRR)为17.213,内禀增长率(rm)为0.072 d-1,周限增长率(λ)为1.075 d-1,净增殖率(R0)为5.749,平均世代周期(T)为21.188 d,均显著低于对照的相应指标(分别为产卵期28.28 d,产卵量1 410.52粒/雌,初羽化成虫体重0.0277 g,总生殖率708.110,内禀增长率0.256 d-1,周限增长率1.293 d-1,净增殖率673.205,世代周期25.304 d);特殊地,25～37 ℃变温下的3龄幼虫历期(2.19 d)显著长于对照(1.89d),而37℃恒温下的3龄幼虫历期(1.15 d)显著短于对照,25～37 ℃变温下的成虫产卵前期(APOP)长于对照,但二者无显著性差异.[结论]七星瓢虫无法适应42℃恒温和25～42 ℃变温条件,可以适应37 ℃恒温和25～37℃变温条件,但37 ℃恒温条件不能生殖,25～37 ℃变温条件下产卵量显著降低,且卵不能孵化.结果说明高温可对七星瓢虫的生殖发育和繁殖产生显著影响,在设施条件下应用七星瓢虫进行害虫防治具备一定可行性,但相较夏季,更适宜在春、秋季节使用.

在雌雄同株植物中,花性别被认为是两性资源分配对环境条件的响应,了解个体性别随时间的变化对探讨植物性系统的变异有重要意义.早春短命植物新疆郁金香(Tulipa sinkiangensis)多为两性花居群,前期调查显示一些居群由雄花和两性花构成.为了探讨新疆郁金香雄花的发生与变化,我们连续7年对一个居群的花性别及其变化动态进行了跟踪.结果显示:(1)该居群主要是由一朵花植株和两朵花植株构成,分别占居群植株总数的74.5％和23.0％.两种性别的花随机分布在不同类型的单株上,形成了以两性花植株为主,含有雄株、雄花与两性花同株(andromonoecy)的居群结构.(2)雄花相对较小,子房退化,无胚珠发育,在植株或居群中花期较晚出现.与相同大小的两性花相比,雄花在单花花粉量、花粉败育率、花粉粒大小及形态、雄性功能等方面没有差异.(3)7年间,雄花在居群中的比例经历了2011-2014年间的显著下降(23.4-3.1％)和2015-2017年间相对稳定的零星分布(1.5-1.0％)两个阶段.居群中一朵花植株数量和两朵花植株数量在年份间呈波动性变化.(4)雄花的出现可能是植株受自身资源状况及环境条件等因素的影响在花性别选择上作出的可塑性反应.

以车桑子生殖枝为材料,通过野外调查、取样以及各器官生物量的测定,研究金沙江干热河谷地区车桑子不同性别植株生殖枝生物量分配特征.结果表明:(1)金沙江干热河谷地区车桑子种群雄∶雌性别比为0.11,极显著的偏离1∶1(P＜0.001),种群偏雌性.(2)车桑子生殖枝的形态特征和生物量分配特征均具有显著的性别差异;雌性植株生殖枝花朵生物量和总生物量显著高于雄性和两性植株(P＜0.05),而后两者之间无显著差异;生殖枝生殖分配具有显著的性别差异(P＜0.05),但生殖枝叶生物量无性别差异.(3)生殖枝生物量大小与花朵生物量、营养生物量均呈极显著正相关关系(P＜0.001).营养生物量与花朵生物量之间为显著正相关关系(P＜0.01),生殖分配与生殖枝大小无相关关系.研究认为,车桑子生殖枝营养生长与生殖生长不具有权衡关系,且生殖分配不具有个体大小依赖性,特定生物量分配模式可能是对金沙江干热河谷区资源利用、环境适应的一种特殊形态模式.

植物个体内花型的变异影响繁殖成功,雌性繁殖性状的变异可能影响雌性的繁殖成功,也可能作为花粉的受体影响雄性的繁殖成功.然而,植物个体内不同花柱长度的花产生的花粉是否影响植物的繁殖成功却少有研究.梅(Armeniaca mume)是原产我国的重要木本花卉和经济果树,我们的野外观察发现在同一植株内,不同花的花柱长度有变异,存在长柱型、短柱型和雄花型(雌蕊败育)三种花型,是比较雌性繁殖性状的变异对两性繁殖成功的影响的理想材料.本文主要测量了不同花型的花部特征,统计花期,并开展体外花粉萌发以及人工控制授粉实验.结果 表明:长柱型的花冠直径、雌蕊长、单花花粉数、花粉体积显著大于短柱型和雄花型.长柱型的单花期以及雌花期显著长于短柱型.长柱型、短柱型以及雄花型花粉在活体柱头上的萌发率没有显著性差异,雄花型的花粉管长度显著高于长柱型和短柱型.长柱型为母本的花粉萌发率以及花粉管的长度要显著高于短柱型.长柱型、短柱型、雄花型花粉授粉与自然对照处理的坐果率没有显著性差异,而长柱型为母本的坐果率要显著高于短柱型为母本的坐果率.这些结果表明野生梅花的长柱型为母本有利于花粉的萌发和花粉管的伸长,有高的坐果率;但其作为花粉供体的雄性功能与其他花型没有差异.

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何?是否受自然环境条件影响?这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的.本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系.结果表明:大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种;在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株.单性花植物植株数占所有植株总数的36.2％;雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5％, 占单性花植物植株数的59.5％.在20 m×20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种.以20 m×20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关;个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关;而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联.可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献.

长柄双花木(Disanthus cercidifolius var.longipes)是一种仅分布于我国东南地区的珍稀濒危植物.为研究该物种叶性状异速生长关系和叶片资源利用策略及其随发育阶段和海拔梯度的变化规律,该文以分布于江西省不同海拔梯度的长柄双花木群落为研究对象,调查分析了群落中不同发育阶段长柄双花木植株的叶片面积、叶片体积以及叶片含水量与叶片干重之间的异速关系.结果表明:不同发育阶段植株之间叶性状异速生长关系有着显著差异.成树叶片面积的增长速度低于或等于叶片干重的增长速度,幼树、幼苗叶片面积的增长速度低于叶片干重的增长速度;成树叶片体积与叶片干重呈等速增长,幼树、幼苗叶片体积的增长速度高于叶干重的增长速度;成树叶片含水量的增长速度低于叶干重的增长速度,幼树、幼苗两性状间保持等速增长.海拔梯度对长柄双花木叶性状异速生长关系也有影响,植株叶体积和叶含水量与叶干重的异速生长指数在不同海拔间有显著性差异.在低海拔区域,叶体积与叶干重呈等速增长,叶含水量的增长速度低于叶片干重的增长速度.在高海拔区域,叶体积的生长速度低于叶干重的生长速度,叶含水量和叶片干重呈等速增长.这说明长柄双花木叶片资源投资策略随着发育阶段和海拔梯度的不同发生变化.成树主要将叶生物量投资于光捕获面积和同化结构,幼树和幼苗则主要投资于维管组织的建设.由于海拔升高会引起风力增大、光强增强和土壤理化性质改变,长柄双花木在中低海拔倾向于增大叶体积以抢占资源,在高海拔倾向于加强机械组织和维管组织的建设来抵抗外界因子干扰.