尖喙牻牛儿苗春/秋萌植株及子代种子的生理生化特性

摘要

以古尔班通古特沙漠具有春/秋萌现象的早春短命植物尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrhinchum)为材料,通过分析春/秋萌植株及子代种子的生物学和生理生化特性,重点探讨尖喙牻牛儿苗春/秋萌间的表型可塑性及繁殖策略差异。结果表明:(1)冬季尖喙牻牛儿苗秋萌株通过脯氨酸和可溶性糖的积累来抵御胁迫伤害;(2)胁迫环境中,春萌株主要依靠超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)清理活性氧(ROS)产生的毒害,而秋萌株主要依靠过氧化物酶(POD)和CAT清理毒害;(3)抗性综合评价表明,秋萌株抗性大于春萌株;(4)单株秋萌株种子数量超60粒,种子百粒重为0.323±0.0026 g;单株春萌株种子量在20粒左右,种子百粒重为0.376±0.0014 g;(5)对春/秋萌株种子的各项指标进行相关性分析发现,在高低温胁迫下,种子4种内含物含量与抗氧化酶体系呈显著正相关。此外,春萌株种子的油菜素内酯(brassinosteroid,BR)含量与3种抗氧化酶呈显著负相关,而秋萌株种子BR含量与抗氧化酶呈显著正相关;(6)种子性状网络关系分析表明,持续的高低温胁迫对尖喙牻牛儿苗种子网络复杂性产生影响,且春萌株种子网络复杂程度高于秋萌株种子;在胁迫环境下,春萌株种子各项生理生化指标间的相关性更强。总体而言,尖喙牻牛儿苗秋萌株具有更强的抗性,趋向产生多而小的种子,进而使子代具有更多的遗传多样性,提高物种对环境的适应能力;春萌株抗性较弱,产生数量少但质量大且稳定性强的种子,有助于幼苗在胁迫环境下的生存。这种灵活的适应策略体现了尖喙牻牛儿苗的表型可塑性及春/秋萌株间不同的生存繁殖策略。