狗尾草無性系生殖器官數量性狀的定量研究

張 碩，辛 欣

（1.長春師范大學 物理學院；2.長春師范大學 國際教師教育學院，吉林 長春 130032）

繁殖是有機體生產出與自己相同相似后代的現象.植物種群生殖生態學是研究一定時空內植物種群的生殖活動與環境因子間的相互作用關系及其規律的科學[1].就學科而言，植物種群生殖生態學屬于植物種群生態學范疇，主要研究內容包括一定環境條件下植物種群生殖生態學理論模型、生殖配置、生活史格局、生殖對策生殖適應等規律.植物的繁殖體大小與個體大小的關系被認為是植物生活史理論中最為基本的研究內容，該研究早已成為生態學家們十分關注的課題.常用的計測植物繁殖體大小與整株植物個體大小的指標是繁殖分配[2-4].繁殖分配最為簡便的定義是植物的生物量中繁殖體所占的比例.這種比例是否因植物體的大小，所處的環境而變化是人們所關注的關鍵問題,因為它反映了植物的繁殖對策.資源限制和鄰體影響的強度不同,將導致個體間在生長發育和繁殖能力上的差異[5-7].

狗尾草(Setaria viridis)為禾本科1年生根莖型禾草，根須狀，稈直立，圓錐花序，依靠種子繁殖.其稈、葉可作飼料，也可入藥，經濟價值很大，為品質優良牧草，同時也是難以防治的農田雜草.以往對狗尾草的種子萌發、蒸騰特性和水分利用效率、遺傳特性等方面進行了深入研究[8-10]，但對狗尾草生殖器官數量性狀的定量研究報道較少[11].本文從無性系水平對狗尾草有性生殖特性以及各數量指標進行定量分析，藉以揭示狗尾草種群水平有性生殖特性，揭示其諸數量性狀的內在規律，為植物種群生殖生態學的深入研究，合理開發利用狗尾草提供科學理論依據.

1 研究概況和方法

1.1 材料

狗尾草草植株采于吉林省九臺市土們嶺鎮農田周邊，農耕區農作物以玉米、水稻為主.

1.2 實驗方法

2017年7月中旬在狗尾草成熟期，隨機挖取20個獨立的分蘗叢，測定叢徑后，分別測定其株高，計數生殖株與營養株數量.將莖、葉、花序分置，烘干后用1/10000感量的電子天平稱取莖生物量，葉生物量，花序長及生物量.

1.3 數據統計

統計分析使用SPSS13.0軟件進行.數據整理、計算與作圖均采用Microsoft Excel 2003軟件進行.用統計平均數代表各生殖器官的基本數量特征,用標準差反映種群內的絕對變異度,用變異系數反映其相對變異度.生殖器官各數量性狀間的關系均采用直線、指數和冪3種函數中相關性最高者作為其規律性描述模型.

2 結果與分析

2.1 狗尾草無性系分蘗叢數量特征

經統計分析狗尾草無性系分蘗叢各數量指標如表1.

表1 狗尾草數量性狀分析

由表1可知，叢徑為0.96cm，最高為1.55cm，最低為0.4cm，標準差為0.32cm，變異系數為33.33%；營養株數為2.1個，最多為17個，最少為0個，標準差為3.91個，變異系數為186.19%；生殖株數為13.6個，最多為25個，最少為6個，標準差為5.88個，變異系數為43.24%；營養株生物量為0.09g，最多為0.68g，最少為0g，標準差為0.17g，變異系數為188.89%；生殖株生物量為2.80g，最多為6.89g，最少為1.16g，標準差為1.56g，變異系數為 55.71%；株高為34.48cm，最高為52.4cm，最低為7.5cm，標準差為9.79cm，變異系數為28.4%；花序生物量為0.06g，最多為0.8g，最少為0.01g，標準差為0.05g，變異系數為83.33%.

統計分析的結果表明，各數量指標均存在較大的可塑性.狗尾草的株高，花序生物量，叢徑，營養株數及生物量，生殖株數及生物量各數量指標在種群水平上存在著顯著的個體差異.有很大的表型可塑性，可以更好的適應周圍環境.

2.2 株高與花序長度的關系

圖1 狗尾草生殖株株高與花序長的不同函數關系

經相關性分析，株高與花序長度之間存在著顯著的正相關系.直線函數、冪函數和指數函數3個擬合方程均能較好地擬合株高與花序長度之間的函數關系，都達到了極顯著水平.其中直線函數的相關系數為0.5669，冪函數的相關系數為0.4733，指數函數的相關系數為0.6128.三個函數的相關系數相差不大，以指數函數的擬合程度最好.

2.3 叢徑與生殖株數量的關系

圖2 狗尾草生殖株數量與叢徑的不同函數關系

經相關性分析，叢徑與生殖株數量之間存在著顯著的正相關系.直線函數、冪函數和指數函數3個擬合方程均能較好地擬合株高與花序長度之間的函數關系，都達到了極顯著水平.其中直線函數的相關系數為0.5334，冪函數的相關系數為0.5549，指數函數的相關系數為0.5142.三個函數的相關系數相差不大，以冪函數的擬合程度最好.

2.4 生殖株生物量與花序生物量的關系

經相關性分析，生殖株生物量與花序生物量之間存在著顯著的正相關系.直線函數、冪函數和指數函數3個擬合方程均能較好地擬合株高與花序長度之間的函數關系，都達到了極顯著水平.其中直線函數的相關系數為0.9535，冪函數的相關系數為0.9364，指數函數的相關系數為0.9273.三個函數的相關系數相差不大，以直線函數的擬合程度最好.

圖3 狗尾草花序生物量與生殖株生物量的不同函數關系

3 討論與結論

3.1 狗尾草數量性狀特征之間存在顯著的相關關系：株高與花序長度的關系以指數函數的擬合程度最好；叢徑與生殖株數量的關系以冪函數的擬合程度最好，生殖株生物量與花序生物量的關系以直線函數擬合程度最好.

3.2 狗尾草無性系水平上的數量性狀特征的生態可塑性及其規律性變化，能夠體現狗尾草種群水平有性生殖特性，蘊涵著個體生長的生物學特性，及其在不同生長狀況下的個體對有限資源具有不同的分配策略.