新疆北部砾质荒漠翅果类物种鞑靼大黄果翅功能多样性及其进化适应意义
批准号:
32071668
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
谭敦炎
依托单位:
学科分类:
生态学理论与方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
谭敦炎
中文摘要
植物表型性状的适应性进化是植物进化生物学研究的前沿领域,对于阐释植物的进化适应机制具有重要的理论价值。本项目将围绕“极端环境中植物表型性状的适应性进化”这一研究领域,基于新疆北部砾质荒漠夏季干热多风而冬季严寒等极端环境背景,针对该类荒漠中翅果类物种丰富且翅果类型多样的现象,以具典型棱翅果的优势物种鞑靼大黄为研究材料,采用野外监测与野外/室内控制实验相结合的方法,通过研究果翅对种子传播与定居、萌发及防御的影响等内容,以期明确果翅在种子风媒、水媒和动物传播以及定居中的作用,解析果翅对种子吸水/失水及萌发的影响,阐明果翅在减轻种子被植食及被高/低温损伤中的功能,揭示该物种果翅功能多样性及其对砾质荒漠环境的适应对策。该研究不仅可为诠释砾质荒漠翅果类物种果翅功能多样性及其趋同适应策略积累重要理论资料,还可为揭示荒漠植物对极端环境的适应策略、并为荒漠植被的保育提供重要理论支撑。
英文摘要
The evolutionary adaptation of plant phenotype characters is one of the frontier research fields of plant evolutionary biology, which has important theoretical value for elucidating the evolutionary adaptation mechanism of plants. Based on the phenomena which has the abundant plant species with samara and their diversity of samara types in gravel desert of northern Xinjiang, This project will focus on the hotspot scientific topic of "ecological adaptation of plant phenotype characters under the extreme environments condition", take Rheum tataricum as the study material, which is the dominant species with typical rib-winged samara, and utilize the methods of combining field observations and outdoor/indoor control experiments based on the extreme environmental background of high temperature, drought and frequently windy in summer and low temperature in winter in this kind of desert. Our aim is to clarify the role of fruit wings in seed dispersal by wind, water and animal and settlement, analyze the effect of fruit wings on water absorption/dehydration and germination of seed, and determine the function of fruit wings in alleviating seed damaged by insects and high/low temperature in summer and winter. More specifically, the function diversity of fruit wing of this species and its adaptation to gravel desert environment will be revealed. This project will not only provide important materials for interpreting the functional diversity and convergence adaptation strategies of species with samara in gravel desert, but also provide important theoretical foundation for revealing the adaptation strategies of desert plants to extreme environments and for conservation of desert vegetation.
本项目以鞑靼大黄等分布于新疆北部荒漠的47个翅果类物种为实验材料,对翅果形态以及果翅对种子传播与定居、萌发及防御的影响等多功能性进行了研究。主要结果与结论如下:. (1) 大多数物种倾向于产生质量较轻、形状扁平以及颜色接近褐色的翅果,促进了果实借风媒和水媒扩散并降低对捕食者的吸引。基于翅果形态和APG IV系统发育关系的聚类分析表明,亲缘关系较远的物种聚为一支,表明翅果存在形态上的趋同,翅果形态与系统发育组(科)以及物种习性(生活型、茎生长习性、翅果成熟时间、翅果类型以及开裂情况)密切相关。. (2) 鞑靼大黄传播体中宿存内花被或(和)果翅被虫食的比例均显著高于果皮被虫食的,说明宿存内花被和果翅的机械屏障降低了果实被虫食的风险;宿存内花被或(和)果翅被虫食后果实败育的比例、种子和胚重量及种子萌发率均显著低于果实被虫食的,说明宿存内花被或(和)果翅被虫食对果实和种子发育的影响小于果皮被虫食的。. (3) 在自然居群和室内的风媒和水媒扩散实验中,完整传播体的传播能力显著高于去果翅传播体的,但显著低于去宿存内花被传播体的,说明果翅促进了风媒和水媒传播,而宿存内花被不利于风媒和水媒传播。. (4) 完整传播体吸水粘土后增加的重量显著高于去花被、去果翅和同时去花被去果翅的,说明宿存内花被和果翅均可通过吸水粘土显著增加传播体重量,使传播体“大粒化”以促进定居。. (5) 在高温或高温高湿条件下,完整传播体中种子萌发率显著高于去果翅传播体的,但与去花被传播体的种子萌发率无显著差异,说明果翅可显著减轻荒漠地表高温或短时高温高湿对传播体中种子的灼伤。. 上述结果表明:在荒漠环境中,果翅作为机械屏障不仅可保护果实和种子发育,并减轻荒漠夏季地表高温或短时高温高湿对种子的灼伤,还可促进种子传播与定居。该研究不仅为诠释荒漠翅果类物种果翅功能多样性及其趋同适应策略积累了重要理论资料,还为揭示荒漠植物对极端环境的适应策略、并为荒漠植被的保育提供了重要理论支撑。
珍稀沙生植物茧荚黄耆的繁殖特性与种群更新的关系研究
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批准号:31470320
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
准噶尔荒漠菊科短命植物的种子生态学研究
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批准号:31160063
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2011
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
两种地下芽型地下结实植物的繁殖特性与生态适应对策
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批准号:31060047
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2010
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
郁金香属东亚特有类群老鸦瓣群(Amana)的系统学研究
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批准号:30460011
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2004
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
准噶尔盆地荒漠短命植物的生态适应机制与生态效应研究
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批准号:90302004
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2003
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
新疆郁金香属植物资源及物种生物学研究
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批准号:39960012
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:13.0万元
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批准年份:1999
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
新疆两种类短命植物的生殖生态学研究
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批准号:39660005
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:9.0万元
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批准年份:1996
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
新疆两种高山植物的生殖生态学研究
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批准号:39460006
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:7.0万元
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批准年份:1994
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负责人:谭敦炎
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依托单位:
国内基金
海外基金