狭叶坡垒繁殖生物学研究

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狭叶坡垒(Hopea chinensis Hand.-Mazz.)是我国Ⅰ级重点保护野生植物,是龙脑香科(Dipterocarpaceae)坡垒属(Hopea)乔木。野生狭叶坡垒种群分散,数量少,分布范围窄,全球仅分布于我国广西南部和越南北部,具有重要的科研和经济价值,具有优越的材用特征,属我国重要的资源储备树种。狭叶坡垒野外调查研究发现,该树种生长在靠河流的沟谷处,土质贫瘠、易受河水的侵扰,野外狭叶坡垒花朵数量大,但结果量与幼苗数量都极少。前人主要对其进行种群资源调查、种子分布、种子萌发、遗传物质的提取与分析、植株的生理生化等方面研究。为更加深入了解其濒危机制和开展保护工作,在前人研究基础上,本文以引种和野外的狭叶坡垒为研究对象,从花形态特征、繁育系统、传粉昆虫、花香气味成分、种子脱水和萌发特性、幼苗生长和根系生长特性等方面进行深入研究,旨在通过研究狭叶坡垒的生长繁殖情况,深入了解和揭示狭叶坡垒传粉相关现象、种子特性以及幼苗和根系生长特点,寻找狭叶坡垒自然环境下结果少和幼苗数量少的成因,为进一步开展狭叶坡垒相关保护、引种和回归研究提供科学资料。以下为本论文主要研究结果:1、狭叶坡垒繁育系统、访花昆虫和花挥发性物质。通过观察狭叶坡垒开花物候以及访花昆虫,结果表明狭叶坡垒的单花期3天左右,单花序开花过程持续12天左右,开花时间为17:00-18:45,时长约2 h。在狭叶坡垒的引种地广西植物研究所观测的访花昆虫仅为蕈蚊(眼蕈蚊科,迟眼蕈蚊属Bradysia sp.),2018年8、9月访花频率为00.73±0.02(Times flower-1·h-1,每小时内平均每朵花的被访次数,下同),2019年8月访花频率为00.05±0.02,聪皇沟狭叶坡垒访花昆虫仅为蕈蚊,白天也存在访花行为,访花频率为00.1±0.03,十万大山国家森林公园狭叶坡垒的访花昆虫有3种,分别为蕈蚊、蝇和蜂,访花频率分别为00.11±0.01、00.08±0.03、00.24±0.04。蕈蚊、蝇和蜂在花中停留时间分别为12 min、1 min和15 s左右,另外,蕈蚊腹部、胸部、头部、腿和翅均携带花粉。本研究首次在高大乔木发现蕈蚊传粉现象。狭叶坡垒接触光照较多的枝条才有花芽和果实。通过检测和分析狭叶坡垒花粉活力、柱头可授性、花粉胚珠比、杂交指数及人工授粉实验,我们发现狭叶坡垒最高花粉活力和最强柱头可授性时期一致。自然授粉和人工异花授粉能结果,表明狭叶坡垒自交不亲和。花香气味成分检测表明烯烃类物质含量占总量80%以上,其中(E)-7,11-二甲基-3-亚甲基-1,6,10-十二碳三烯、β-榄香烯、1-石竹烯,分别占总含量的25.64±1.60%、23.76±3.57%、15.30±1.80%。2、狭叶坡垒访花昆虫触角感器特征。蕈蚊是狭叶坡垒有效传粉者,且前人已对蜂进行详细的扫描电镜观察,故本实验只对蕈蚊和蝇的触角和复眼进行扫描电镜的观察和分析。结果表明蕈蚊触角和复眼存在9种感器,分别为毛形感器、刺形感器、锥形感器、柱形感器、耳形感器、舌形感器、缘感器、腔锥形感器、B?hm式鬃毛。蝇的触角和复眼存在2种感器,分别为毛形感器和刺形感器。3、狭叶坡垒果实散布及种子特性。狭叶坡垒果实模拟散布的距离范围在06.5 m。狭叶坡垒种子属顽拗性种子,种子含水量高,成熟种子迅速播种发芽率高达90%左右。另外,种子失水速度快,且过度失水会导致种子发芽率迅速降低,甚至死亡。自然条件下种子5天发芽率降低一半,10天左右萌发率为0。狭叶坡垒野外生境恶劣,成年树四周铺满河水冲积形成的岩石。此外,狭叶坡垒木材优质,存在人为砍伐及在其附近种植其它经济作物现象。近年大力开发旅游业,修建栈道、观景台等设施,这些人类干扰活动都极大挤压狭叶坡垒生境,不利其生长、扩大和更新。4、狭叶坡垒幼苗以及幼根的生长特性。在不同培养基质组中,泥炭土培养的幼苗生长最佳,地上苗高和干重最大,地下根系长度、表面积、体积等性状最优,这与泥炭土含苗木生长所需的养料相关。在不同含水量组,含水量为60%时幼苗以及根系各性状处于最佳,含水量为20%和40%时幼苗高度和根系性状相对差,表明狭叶坡垒幼苗的生长需要高含水量。添加复合肥组幼苗生长好,根系各性状也处于最优,表明幼苗生长需要充足的营养物质。根据不同培养条件下幼苗生长性状主成分分析得到综合排名,先后顺序为泥炭土、沙(添加复合肥)、沙(含水量60%)、沙(含水量80%)、沙(对照)、沙(含水量40%)、珍珠岩、沙(含水量20%)、黄泥。
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