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旱雀麦是禾本科雀麦属的一种植物,现在在世界上广泛分布,在北美是一种严重的入侵物种。目前国内外针对旱雀麦的研究主要集中在其对资源的竞争利用、对养分循环动态的影响、种群遗传结构、控制与管理以及种子萌发调控等方面。但是就作为连接上下代之间重要纽带的传播体的研究仍很匮乏。本研究以传播体为研究对象,通过对不同分布区的旱雀麦的传播体特征进行研究,旨在为入侵植物的研究提供一定的理论参考。
通过对传播体形态特征的研究表明,来自入侵地Great Basin的旱雀麦传播体芒的长度及重量显著高于中亚分布区的(P<0.05)。此外,覆盖层(内稃、外稃)的厚度显著变小。由于内、外稃这样的结构虽然也进行光合作用,但它的主要功能还是防御,而芒是一个主要的光合作用器官,这就在一定程度上揭示了来自入侵地旱雀麦的传播体,其能量在防御机制和光合作用机制分配上的转换(符合入侵植物的EICA假说)。由于旱雀麦在Great Basin的严重入侵,导致该区域火灾频繁,具有较长芒的传播体易于在高密度火灾的环境中生存。因此,可以推测,在入侵北美的两个世纪中,其传播体的特性在向着增强其竞争能力的方向发生进化。
为了进一步了解不同分布区的旱雀麦传播体其外稃上执行硅质沉积的不同类型细胞的变化,我们运用扫描电镜技术以及能谱对外稃表面的四个区域(基部、中部、交界区和芒的中部)进行研究。结果表明,来自哈萨克斯坦Taukum沙漠采样点的旱雀麦传播体,其外稃表面的大毛(MH)的密度较高而长度较低,但是中部塌陷的长表皮细胞(CLC)的密度很高,并且能谱显示正常的长细胞和塌陷长细胞硅含量存在倍数关系,这可能是该区域在传播体成熟季较高的温度(29℃)改变了硅的沉积模式。来自Great Basin的传播体其基部的刺较密集并且长度较高,表明其具有更大的传播以及种子定居优势。此外,其芒中部的气孔密度和长度显著的高于中亚分布区(P<0.05),反映出其最大限度的减小水分蒸散的同时而高效的利用CO2进行光合作用的一种特性。
通过以上结果表明,来自入侵地的旱雀麦传播体其特性确实在向着增强竞争能力的方向进化,然而就中亚分布区的而言,由于受到不同生境条件的影响,也显示出一定的区域差异性。