植物的生长环境不但可直接作用于其可利用资源的多寡及其繁殖分配,而且可通过影响植物所在的群落以及传粉者的组成或行为而间接的导致繁殖差异.然而,直接与间接作用的方向或强度很少被同时关注,从而限制了从机制上理解环境对植物繁殖的影响.选取野慈姑(Sagittaria trifolia L.)为研究材料,将相同基因型组成的植株分别种植在光照差异明显的两个同质园(林荫区与日照区),于盛花期对野慈姑的开花数量、昆虫访花进行了观察,确定其主要访花昆虫、记录访花行为以及野慈姑的繁殖产出水平.研究表明,日照区野慈姑每天开放的花朵和植株数量显著高于林荫区.两个区域内野慈姑的主要访花者有四大类:蚜蝇类、蜂类、蝶类和蝇类;其中林荫区的主要传粉昆虫为蚜蝇类,而日照区为蜂类.日照区昆虫单位时间内的访花频率、昆虫每回合访问的雄花数、总花数和花序数均显著高于林荫区.日照区野慈姑的座果率显著高于林荫区,而单果种子数量与种子面积与林荫区相当.总体而言,日照区野慈姑的繁殖产出达到了林荫区的三倍以上,这是环境的直接作用与环境介导的传粉作用在同一方向上叠加的结果,且前者占主导地位.在关注植物、物理环境和生物因子三者之间互作的前提下,量化每个繁殖阶段的水平,特别是传粉昆虫在不同生境下的表现,阐述了环境异质性导致植物繁殖差异的根本原因.

2015年12月-2016年10月,每月小潮日原位定期向闽江口塔礁洲淡水感潮野慈姑(Sagittaria trifoliaL.)湿地施加剂量为60、120 kg S hm-2 a-1的K2SO4溶液(分别记做S-60和S-120),探讨模拟硫酸根(SO24-)沉降对河口淡水感潮湿地甲烷(CH4)排放通量及间隙水SO42-浓度的影响.对照、S-60和S-120处理组CH4排放通量年均值分别为(7.88±1.00) mg h-1m-2、(6.55±0.97) mg h-1 m-2和(6.66±1.49) mg h-1 m-2.在年尺度上,两个高强度模拟SO42-沉降处理组均未显著降低闽江口淡水感潮野慈姑湿地CH4排放通量(P＞0.05),即高强度SO42-沉降不会对河口淡水感潮湿地CH4排放通量产生类似于其对泥炭湿地和水稻田的显著抑制效应.在年尺度以及秋、冬季,两个施加K2SO4溶液处理显著增加了野慈姑湿地10 cm深度土壤间隙水SO42-浓度.对于各个处理组,温度较高的夏、秋季CH4排放通量均显著高于温度相对较低的冬、春季(P＜0.05).不同处理组CH4排放通量均与土壤温度呈显著正相关关系,温度仍然是影响亚热带河口淡水感潮湿地CH4排放通量的重要环境因子.

植物的有性繁殖是生活史和进化的核心,母本及环境对繁殖的影响固然重要,父本的贡献亦不容忽视.父本来源与多样性对坐果结籽和后代质量的影响明显,但由于不同物种或种群的繁殖特点和进化历程,往往也会呈现其独特性.该研究旨在探究挺水植物野慈姑(Sagittariatrifolia)是否存在自交或远交衰退,以及父本数量对其繁殖和后代表现的影响.通过人工控制授粉,设置自交、近距离异交(＜50km)、远距离异交(＞200 km)3种交配距离以及单、双两类父本数量,共计5种授粉处理,观测野慈姑坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率(2018和2019年)、幼苗芽长(2018和2019年)共7项指标.结果显示:不同距离的交配对野慈姑的坐果概率、单果种子数量、种子面积、萌发率、幼苗芽长没有显著影响,野慈姑未出现明显的自交衰退或远交衰退现象.父本数量的增加对野慈姑的结实数量(坐果概率、单果种子数量、种子面积)无影响,但结实质量方面,双父本处理的种子萌发率略高于单父本处理.综上所述,交配距离与父本数量对野慈姑的繁殖表现影响较小,这可能与其频繁的自交历史、远距离的基因扩散以及高度相似的水生环境有关;同时,该研究基于20余个自然种群的基因型,研究结果也表明了野慈姑物种水平有性繁殖的优异和稳定性.

人工授粉作为一项关键性技术在生态研究与农业生产领域广泛应用,但是授粉过程中的工具有效性以及花粉保存尚未受到研究者的关注.以植物野慈姑为试验材料,研究了人工授粉方式和花粉保存条件对繁殖的影响.两年的结果表明,相较于直接接触式授粉,借助毛刷工具授粉显著降低了野慈姑的座果概率和种子数.花粉经过半小时野外高温保存后,其授粉的座果概率显著高于对照组,但单果种子数和种子大小保持稳定.综上,在野慈姑的人工授粉中应避免使用毛刷等工具,离体花粉可置于野外环境适当保存.在相关应用中,研究人员应当警惕工具授粉造成的负面影响,注意比较工具与其他授粉方式的等效性,保证实验的科学性.

泽泻科(Alismataceae)是现存最原始的单子叶植物类群之一,慈姑属(Sagittaria)是泽泻科相对进化的分类群,地域分布广泛,其物种大多集中分布于北温带,且有种间同域分布现象.为了探究同域分布物种之间的杂交可能性,我们通过选取同域分布且在系统进化树上具有代表性的冠果草(S.guayanensis subsp.lappula)、小慈姑(S.potamogetonifolia)、利川慈姑(S.lichuanensis)和野慈姑(S.trifolia)为研究对象,调研中国数字植物标本馆(CVH)的标本信息和已有文献,分析这4种慈姑的地理分布格局,并分别以这4种慈姑为母本进行人工授粉实验以检验种间杂交的可能性.基于对1172份4种慈姑属腊叶标本的分析,表明这4种慈姑在福建省武夷山地区存在同域分布情况.通过对4种慈姑之间的人工授粉实验结果分析表明,冠果草、小慈姑、利川慈姑和野慈姑异种授粉后均出现心皮膨大现象,所有异种授粉产生的种子均不可育,败育胚种子比例各不相同,且该比例与父本和母本在系统进化树上的位置有关.

本研究观测了两种慈姑属(Sagittaria)植物野慈姑(S.trifolia L.)和矮慈姑(S.pygmaea L.)共享传粉者的种间访花活动,利用染色示踪方法检测了种间花粉传递是否存在及其强度,通过统计二者在单生/混生样地中的结实情况判断物种间生殖干扰存在与否,以及对植株有性生殖成功率的影响.结果显示:(1)主要共享传粉者存在种间访花行为,但访花者种间运动频率显著低于种内运动,且对野慈姑雄花存在访花偏好.(2)在混生样地中野慈姑和矮慈姑的雌蕊群上均能检测到共享传粉者带来的种间花粉传递,约1.4％的柱头上落置了染色标记的异种花粉;野慈姑花粉散布于矮慈姑花上的距离较远,数量较多,而矮慈姑花粉主要表现为近距离传递.(3)两物种在自然生境中共存时,矮慈姑种子不完整胚比例显著增加,而野慈姑完整胚比例维持在80％以上,表现为种间生殖干扰的不对称性.此外,本研究还对减轻生殖干扰的生态机制进行了探讨.

为理解浙东亚高山沼泽湿地不同植物的生态策略,收集了浙江四明山12种典型沼泽湿地植物,对其主要功能性状进行了统计比较.结果表明:(1)不同沼泽湿地植物功能性状变异程度不同,变异系数(CV)最大为叶片密度(216.16％),最小为相对叶绿素含量(22.84％),平均变异为112.86％.(2)叶周长分别和叶面积、叶干重、叶长和叶长宽比呈显著正相关(P＜0.05);叶形指数与叶面积、叶长、叶长宽比和叶片密度呈显著负相关(P＜0.05);棘刺与比叶面积呈显著正相关(P＜0.05);生活史与相对叶绿素含量呈显著正相关(P＜0.05);根状茎或匍匐茎与叶形指数呈显著负相关(P＜0.05);生活型与异形叶性呈显著负相关(P＜0.05).(3)17项功能性状主成分分析(PCA)的前3大主成分累计贡献率达到71.47％,可综合表征和概述为:植物叶片的质量和大小(35.72％)、对水分和氮素的吸收(18.74％)、植物抵御草食动物的能力和强光下的自我保护能力(17.01％).(4)物种-功能性状排序图结合UPGMA聚类分析均支持将12种植物划分为2个功能组,第1功能组包含野慈姑(Sagittaria trifolia)和萱草(Hemerocallis fulva),采取"高投入-缓慢回报"策略,而第2功能组包含其余10种植物,采取"低投入-快速回报"策略.总之,四明山沼泽湿地植物功能性状变异丰富,物种通过功能性状间的组合和权衡,形成了不同的植物功能组,从而提高了山区沼泽湿地异质生境的适应性.