玉龙雪山五种植物表型可塑性及解剖特征对不同海拔的响应

玉龙雪山五种植物表型可塑性及解剖特征对不同海拔的响应全球气候的变化影响了植物的生长与分布,植物如何适应环境是当前生物学家关注的焦点。草本植物因其生长周期短、分布广泛,对外界的干扰有很强的适应性,在维持生态系统功能方面起着重要的作用。

本研究以玉龙雪山不同海拔广泛分布的草血竭(Polygonum paleaceum)、柴胡红景天(Rhodiola bupleuroides)、西南委陵菜(Potentilla fulgens)、毛脉柳叶菜(Epilobium amurense)、鹤首马先蒿(Pedicularis gruina)五种多年生草本植物为研究对象,通过对其表型特征、繁殖分配、叶片解剖结构特征与海拔高度关系的研究,旨在探明植物表型及解剖结构对不同海拔的适应规律,进而为植物适应全球气候变化提供科学参考。主要研究结果如下：(1)表型特征分析表明,五种植物的植株高度、叶片长度、叶片宽度均随海拔的升高而明显减小

(P<0.05)。

其中草血竭的植株高度、叶片长度以及叶片宽度的减小幅度最大,分别达83.03%、84.64%、74.87%。即草血竭的表型可塑性最大。

(2)生物量的分析表明,五种植物的总生物量和营养器官生物量均随海拔升高而降低(P<0.05)。其中,草血竭与毛脉柳叶菜的总生物量以及营养器官生物量与海拔高度间均呈极显著的负相关关系(P<0.01)。

五种植物的繁殖分配随海拔的升高而增加,其中,鹤首马先蒿与毛脉柳叶菜的繁殖分配比例与海拔高度呈极显著的正相关关系(P<0.01)；鹤首马先蒿与毛脉柳叶菜的繁殖分配比例与个体大小之间呈显著的负相关关系(P<0.05)。这说明植物个体越小,繁殖分配比例就越大。

(3)叶片解剖结构观察显示,草血竭、鹤首马先蒿、西南委陵菜、毛脉柳叶菜

均为异面叶,叶片主要由表皮、叶肉、叶脉三部分构成。其中,草血竭的叶脉中有大量的维管束存在,而且这些维管束在主脉中构成了一圈不连续的环状结构,其

余三种植物的叶脉中就仅存在一个较大的维管束。

柴胡红景天叶片显微结构显示其为典型的等面叶。五种植物的气孔均分布在叶片的下表皮,大都呈椭圆形或者近圆形,西南委陵菜表皮具有较长的表皮毛：五种植物的叶片下表皮细胞均呈无规则型；表皮的垂周壁样式有弓型和波状型两种。

(4)叶片组织测定表明,五种植物的上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、叶片厚度以及主脉厚度均随海拔的升高呈增厚的趋势,其中鹤首马先蒿的上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、叶片厚度的增幅均为最大,分别为80.36%、267.16%、175.56%、205.51%。草血竭的主脉厚度增幅最大,达156.46%,上表皮

厚度增幅最小,达11.07%；红景天的主脉厚度、下表皮厚度增幅均为最小,分别

达50.60%、5.16%；毛脉柳叶菜的叶片厚度、栅栏组织厚度增幅均为最小,分别

达13.22%、16.54%；鹤首马先蒿的海绵组织厚度增幅最大,达348.38%,草血竭的海绵组织厚度增幅为最小,为47.39%；毛脉柳叶菜的海绵组织随海拔的升高而减小,降幅达53.93%。

为异面叶的四种植物的栅海比、叶片紧密度、叶片疏松度随海拔升高的变化不大。五种植物的表型及叶片显微结构主要是向着降低蒸腾,增强储水性和提高光合效率三个方面发展。

(5)气孔变化的相关分析表明,随着海拔的升高五种植物的气孔密度均显著

增加(P<0.05)。草血竭、柴胡红景天、毛脉柳叶菜的气孔长度与海拔高度呈显著的负相关(P<0.05)。

草血竭、毛脉柳叶菜、西南委陵菜的气孔宽度与海拔高度呈显著的负相关

(P<0.05)。五种植物的气孔长度与气孔宽度之间均呈正相关,气孔密度与气孔长度、气孔宽度之间呈负相关。