狗尾草（Setarria viridis）和大果虫实（Corispermum macrocarpum）植株大小、花期对生殖产出的影响

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00017

摘要/Abstract

摘要：

生殖是生物繁衍后代、延续种族最基本的行为和过程，不仅是种群形成、发展和进化的核心问题，也是生物群落和生态系统演替的基础。为探究半干旱沙质草地一年生优势草本植物狗尾草（Setarria viridis）和大果虫实（Corispermum macrocarpum）植株大小、花期物候对生殖产出的影响，于2019年生长季在科尔沁沙地野外原位标记了一定数量的大果虫实和狗尾草，测量植株大小、花期物候、开花数、结穗数，探究生长、开花及繁殖之间的关系。结果表明：（1）大果虫实的开花同步性指数为0.902，狗尾草的开花同步性指数为0.733，呈现出“集中、大量”的开花模式。（2）始花日期晚、花期持续时间短、开花同步性高的大果虫实有更多的开花数和结穗数，狗尾草与大果虫实恰好相反。（3）大果虫实植株大小对开花数、结穗数存在正向直接效应，路径系数分别为0.33、0.36；狗尾草植株大小对开花数存在正向直接影响，路径系数为0.21；还可通过花期持续时间间接影响开花数、结穗数，路径系数均为0.05。植株大小通过花期物候对开花数、结穗数产生的间接效应极小，而植株大小、花期物候可直接影响生殖产出。个体较大的植株开花数更多，有利于生殖成功。大果虫实和狗尾草采取的花期物候策略不同，大果虫实采取提高开花同步性的策略；狗尾草采取早开花、延长花期的策略，不同的花期物侯策略均是为了提高传粉者访问频次，增加生殖成功机率。

关键词: 植株大小, 花期物候, 生殖产出, 一年生草本

Abstract:

Reproduction is the most basic behaviors and processes of reproducing offspring and continuing races. It is not only the core of population formation， development and evolution， but also the basis for the succession of biological communities and ecosystems. In order to exploring the relationship between plant size， flowering phenology and reproductive success of Corispermum macrocarpum and Setaria viridis， 58 C. macrocarpum. and 130 S. viridis. were marked at the growing season of 2019. The plant size， flowering phenology， flowers and ears were measured to analyse the relationship between growth， flowering and reproduction. The results showed that ：（1） The flowering synchronization index of C. macrocarpum was 0.902； S. viridis. was 0.733， flowering process showed “mass flowering” pattern. （2） C. macrocarpum with later onset， shorter duration and higher flowering synchronization has more flowers and ears， S. viridis with earlier onset， longer duration and lower flowering synchronization has more flowers and ears. （3） The plant sizeof C. macrocarpum has a positive direct effect on flowers and ears， with path coefficient was 0.33 and 0.36， respectively. The plant size of S. viridis has a positive direct effect on flowers， with path coefficient was 0.21； it also has an indirect effect on flowers and ears by affecting duration， the path coefficients were both 0.05. In summary， the indirect effect of plant size on flowers and ears through flowering phenology was minimal， while plant size and flowering phenology can directly affect reproductive output. Larger plants in the population have more flowers， which is conductive to reproductive output. C. macrocarpum and S. viridis adopt different flowering strategies： C. macrocarpum adopts the strategy of improving the synchronization； S. viridis adopts the strategy of advancing onset and prolonging the duration to increase the frequency of pollinators and increase the probability of successful reproduction.

Key words: plant size, flowering phenology, reproductive output, annual herbs

中图分类号:

Q948.11

程莉, 刘新平, 何玉惠, 王立龙, 车力木格, 王明明, 孙姗姗, 胡鸿姣. 狗尾草（Setarria viridis）和大果虫实（Corispermum macrocarpum）植株大小、花期对生殖产出的影响[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 195-202.

Li Cheng, Xinping Liu, Yuhui He, Lilong Wang, Chelmeg Bao, Mingming Wang, Shanshan Sun, Hongjiao Hu. The relationship between plant size， flowering phenology and reproductive output in Corispermum macrocarpum and Setaria viridis[J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(3): 195-202.

图/表 5

表1 大果虫实和狗尾草的开花物候

Table 1 Flowering phenology of Corispermum macrocarpum and Setaria viridis

观测项目	大果虫实	狗尾草
始花日期（月-日）	07-12	07-09
开花盛期（月-日）	08-10	08-28
终花日期（月-日）	08-28	09-08
花期持续时间/d	37 $±$ 1	25 $±$ 1
开花同步性指数	0.902	0.733

表1 大果虫实和狗尾草的开花物候

Table 1 Flowering phenology of Corispermum macrocarpum and Setaria viridis

观测项目	大果虫实	狗尾草
始花日期（月-日）	07-12	07-09
开花盛期（月-日）	08-10	08-28
终花日期（月-日）	08-28	09-08
花期持续时间/d	37 $±$ 1	25 $±$ 1
开花同步性指数	0.902	0.733

图1 平均开花振幅（每一个数据点是当日观测的平均值）

Fig.1 Mean flowering amplitudes in 2019. Each value in the plot represents the average value of each site on measurement day

图2 开花振幅(每一个数据点是当日观测的现存花朵数平均值)

Fig.2 Flowering amplitudes. Each value in the plot represents the average value of each site on measurement day

表2 植株大小、花期物候指数与生殖产出的相关性

Table 2 Pearson correlation coefficients of the plant size, flowering phenology index and reproductive output at an individual level

植物名称	物候指数	植株大小	始花日期	开花盛期	终花日期	花期持续时间	开花同步性	开花数	结穗数
大果虫实	植株大小	1
	始花日期	-0.110	1
	开花盛期	-0.275^*	0.591^**	1
	终花日期	-0.057	0.211	0.346^**	1
	花期持续时间	0.094	-0.950^**	-0.490^**	0.106	1
	开花同步性	-0.004	0.618^**	0.534^**	-0.064	-0.649^**	1
	开花数	0.296^*	0.400^**	0.204	-0.012	-0.411^**	0.390^**	1
	结穗数	0.307^*	0.394^**	0.168	0.063	-0.380^**	0.342^**	0.843^**	1
狗尾草	植株大小	1
	始花日期	-0.232^**	1
	开花盛期	-0.146	0.027	1
	终花日期	-0.109	0.108	0.212^*	1
	花期持续时间	0.179^*	-0.917^**	0.059	0.298^**	1
	开花同步性	-0.191^*	0.822^**	-0.069	-0.166	-0.856^**	1
	开花数	0.264^**	-0.395^**	0.089	0.070	0.407^**	-0.369^**	1
	结穗数	0.166	-0.393^**	0.233^**	0.121	0.426^**	-0.399^**	0.894^**	1

图3 植株大小、花期物候、生殖产出结构方程模型图（黑色箭头表示显著正效应路径，红色箭头表示显著负效应路径,灰色箭头表示不显著路径。R2表示对该因变量解释的比例。* P<0.05, ** P<0.01）

Fig.3 Structural Equation Model between plant size, flowering phenology and reproductive output. (Black and red arrows represent significant positive and negative pathways, respectively, and dashed arrows indicate nonsignificant pathways. R2 represent the proportion of variance explained for each dependent variable in the model.* P < 0.05, ** P < 0.01)

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