狗尾草无性系生殖器官数量性状的定量研究

张 硕，辛 欣

（1.长春师范大学 物理学院；2.长春师范大学 国际教师教育学院，吉林 长春 130032）

繁殖是有机体生产出与自己相同相似后代的现象.植物种群生殖生态学是研究一定时空内植物种群的生殖活动与环境因子间的相互作用关系及其规律的科学[1].就学科而言，植物种群生殖生态学属于植物种群生态学范畴，主要研究内容包括一定环境条件下植物种群生殖生态学理论模型、生殖配置、生活史格局、生殖对策生殖适应等规律.植物的繁殖体大小与个体大小的关系被认为是植物生活史理论中最为基本的研究内容，该研究早已成为生态学家们十分关注的课题.常用的计测植物繁殖体大小与整株植物个体大小的指标是繁殖分配[2-4].繁殖分配最为简便的定义是植物的生物量中繁殖体所占的比例.这种比例是否因植物体的大小，所处的环境而变化是人们所关注的关键问题,因为它反映了植物的繁殖对策.资源限制和邻体影响的强度不同,将导致个体间在生长发育和繁殖能力上的差异[5-7].

狗尾草(Setaria viridis)为禾本科1年生根茎型禾草，根须状，秆直立，圆锥花序，依靠种子繁殖.其秆、叶可作饲料，也可入药，经济价值很大，为品质优良牧草，同时也是难以防治的农田杂草.以往对狗尾草的种子萌发、蒸腾特性和水分利用效率、遗传特性等方面进行了深入研究[8-10]，但对狗尾草生殖器官数量性状的定量研究报道较少[11].本文从无性系水平对狗尾草有性生殖特性以及各数量指标进行定量分析，藉以揭示狗尾草种群水平有性生殖特性，揭示其诸数量性状的内在规律，为植物种群生殖生态学的深入研究，合理开发利用狗尾草提供科学理论依据.

1 研究概况和方法

1.1 材料

狗尾草草植株采于吉林省九台市土们岭镇农田周边，农耕区农作物以玉米、水稻为主.

1.2 实验方法

2017年7月中旬在狗尾草成熟期，随机挖取20个独立的分蘖丛，测定丛径后，分别测定其株高，计数生殖株与营养株数量.将茎、叶、花序分置，烘干后用1/10000感量的电子天平称取茎生物量，叶生物量，花序长及生物量.

1.3 数据统计

统计分析使用SPSS13.0软件进行.数据整理、计算与作图均采用Microsoft Excel 2003软件进行.用统计平均数代表各生殖器官的基本数量特征,用标准差反映种群内的绝对变异度,用变异系数反映其相对变异度.生殖器官各数量性状间的关系均采用直线、指数和幂3种函数中相关性最高者作为其规律性描述模型.

2 结果与分析

2.1 狗尾草无性系分蘖丛数量特征

经统计分析狗尾草无性系分蘖丛各数量指标如表1.

表1 狗尾草数量性状分析

由表1可知，丛径为0.96cm，最高为1.55cm，最低为0.4cm，标准差为0.32cm，变异系数为33.33%；营养株数为2.1个，最多为17个，最少为0个，标准差为3.91个，变异系数为186.19%；生殖株数为13.6个，最多为25个，最少为6个，标准差为5.88个，变异系数为43.24%；营养株生物量为0.09g，最多为0.68g，最少为0g，标准差为0.17g，变异系数为188.89%；生殖株生物量为2.80g，最多为6.89g，最少为1.16g，标准差为1.56g，变异系数为 55.71%；株高为34.48cm，最高为52.4cm，最低为7.5cm，标准差为9.79cm，变异系数为28.4%；花序生物量为0.06g，最多为0.8g，最少为0.01g，标准差为0.05g，变异系数为83.33%.

统计分析的结果表明，各数量指标均存在较大的可塑性.狗尾草的株高，花序生物量，丛径，营养株数及生物量，生殖株数及生物量各数量指标在种群水平上存在着显著的个体差异.有很大的表型可塑性，可以更好的适应周围环境.

2.2 株高与花序长度的关系

图1 狗尾草生殖株株高与花序长的不同函数关系

经相关性分析，株高与花序长度之间存在着显著的正相关系.直线函数、幂函数和指数函数3个拟合方程均能较好地拟合株高与花序长度之间的函数关系，都达到了极显著水平.其中直线函数的相关系数为0.5669，幂函数的相关系数为0.4733，指数函数的相关系数为0.6128.三个函数的相关系数相差不大，以指数函数的拟合程度最好.

2.3 丛径与生殖株数量的关系

图2 狗尾草生殖株数量与丛径的不同函数关系

经相关性分析，丛径与生殖株数量之间存在着显著的正相关系.直线函数、幂函数和指数函数3个拟合方程均能较好地拟合株高与花序长度之间的函数关系，都达到了极显著水平.其中直线函数的相关系数为0.5334，幂函数的相关系数为0.5549，指数函数的相关系数为0.5142.三个函数的相关系数相差不大，以幂函数的拟合程度最好.

2.4 生殖株生物量与花序生物量的关系

经相关性分析，生殖株生物量与花序生物量之间存在着显著的正相关系.直线函数、幂函数和指数函数3个拟合方程均能较好地拟合株高与花序长度之间的函数关系，都达到了极显著水平.其中直线函数的相关系数为0.9535，幂函数的相关系数为0.9364，指数函数的相关系数为0.9273.三个函数的相关系数相差不大，以直线函数的拟合程度最好.

图3 狗尾草花序生物量与生殖株生物量的不同函数关系

3 讨论与结论

3.1 狗尾草数量性状特征之间存在显著的相关关系：株高与花序长度的关系以指数函数的拟合程度最好；丛径与生殖株数量的关系以幂函数的拟合程度最好，生殖株生物量与花序生物量的关系以直线函数拟合程度最好.

3.2 狗尾草无性系水平上的数量性状特征的生态可塑性及其规律性变化，能够体现狗尾草种群水平有性生殖特性，蕴涵着个体生长的生物学特性，及其在不同生长状况下的个体对有限资源具有不同的分配策略.