东北草原碱斑极端生境两种广布无性系禾草的趋异适应机理

Complex adaptive characteristics of widespread species not only has the evolutionary significance, but also has the diversity mechanism on the divergence adaptatiom, it's always the preferred object in different plant subjects. The gramineous plants are important component in the grassland vegetation, and many are clonal plants.Chloris virgata and Phragmites communis are widely growth in the salinization meadow in the northeast of China, this project takes those two clone grasses of widespread species as the research object. Carry out the basic research about ecology, physiology, anatomy and other mult-interdisciplinary, only to divergent adaptation mechanisms with extreme habitats of salinization bare patches. The contents including: germination strategies about Chloris virgata seed in the situ; fate influence of Chloris virgata seedlings under different microtopography gradients and settled time in the situ; root morphology changes and clone growth strategies of Chloris virgata on bare surface gradients of salinization patches; clone growth regulation and allocation strategies of Chloris virgata in the simulated different sowing time and densities in experiment plots; patterns of spatio-temporal and regulation mechanism in ramet structures of different growth forms of Phragmites communis on bare surface gradient of salinization patches; the production and growth characteristics of Phragmites communis on stolon ramets and its driving mechanism; ramet development process on the cluster; mechanism of multi-directional growth on ramets and rhizome buds of Phragmites communis; and so on. It would recruit the basic theory of clone plant ecology.

广布种的复杂适应特性不仅具有进化意义，而且具有多样的趋异适应机理，一直是不同学科共同首选的研究对象。禾本科植物是草地植被的重要组成，并且多为无性系植物。本项目以东北草原碱化草地广泛生长的两种广布种无性系禾本科植物虎尾草和芦苇为研究对象，仅就其对碱斑极端生境趋异适应机理开展生态学、生理学、解剖学等多学科交叉的基础研究，内容包括：虎尾草种子萌发策略的原位研究；微地形和定居时间对虎尾草幼苗命运影响的原位研究；地表裸露梯度虎尾草根系形态变化及其无性系生长策略的研究；不同播种时间和密度虎尾草无性系生长与分配策略调节的模拟实验研究；地表裸露梯度芦苇不同生长形态分株结构时空格局及其调节机理研究；芦苇匍匐分株生产与生长特性及其驱动机理的研究；芦苇丛生化分株发育过程及多向性生长机理研究；芦苇萌动根茎芽多向性生长机理研究等，为充实无性系植物生态学基础理论和研究方法做出贡献。

禾草是草地植被的重要组成，多为无性系植物。广布种的复杂适应特性不仅具有进化意义，而且具有多样的趋异适应机理。本项目以东北草原碱斑恢复演替的残遗种芦苇和一年生先锋种虎尾为研究对象，就其对碱斑极端生境趋异适应机理开展种群生态学、个体生理学、分子生物学等多学科交叉的基础研究。具体内容包括：碱斑异质生境芦苇种群的遗传与表观遗传多样性及其与毛芦苇的遗传分化；碱斑极端生境芦苇种群匍匐分株疯长特性及其驱动机理；碱斑地表裸露梯度芦苇种群不同生长型分株的空间格局及其调节机理；异质生境芦苇种群构件动态及其对土壤驱动因子响应；不同萌发时间虎尾草实验无性系构件生长对缩短生长时间的响应；碱斑极端生境不同生长型虎尾草无性系构件数量特征；碱化草地虎尾草种子萌发的模拟实验研究等。获得重要的研究结果包括：4种生境的芦苇均发生了显著的遗传分化和表观遗传分化，碱地（H1、H2、H3）与沙地（H4）间分化更为明显；表观遗传分化又明显大于遗传分化。通过AFLP标记的定量分析，推测毛芦苇处在从芦苇中分化出来的早中期。发现土壤含水量、pH和电导率均可形成自然选择压力而引起芦苇光合色素的适应性分歧。芦苇匍匐分株在整个生长季均呈超速生长状态，平均生长速率在整个观测期间（1-120d）为6.64±3.51 cm/d，最大时段（51-60d）为11.46±2.67 cm/d，为对数异速生长过程；芦苇匍匐分株叶片的净光合速率随着叶序增加符合逻辑斯蒂曲线规律；芦苇的基生分株和匍匐分株之间存在“源-汇（Source-Sink）”的生理整合，基生分株为匍匐分株疯长提供物质保障。随着播种时间延迟，虎尾草生殖分株生活时间缩短，株高、花序长、花序生物量均呈下降趋势，生殖分配则呈增长趋势。碱斑两种生长型虎尾草无性系的丛径、生植分株数量和生物量、花序生物量以及生殖分配均以膝曲型显著大于直立型。本项目成果对无性系植物生态学基础理论和方法均有一定贡献。