A Potamogeton pectinatus elmerült növény magtömege és csírázási viselkedése Északnyugat-Kína száraz övezetében

Zhongqiang Li

1 Hubei Együttműködési Innovációs Központ a bio-erőforrások zöld átalakításához, Hubei Regionális Fejlesztési és Környezetvédelmi Reagálási Laboratórium, Erőforrás- és Környezetvédelmi Kar, Hubei Egyetem, Wuhan, 430062, Kína

Wei Lu

Lei Yang

Xianghong Kong

Xuwei Deng

2 Wuhan Környezetvédelmi Tudományos Akadémia, Wuhan, 430015, Kína

Absztrakt

Bevezetés

A magvonások, beleértve a magtömeget és a csírázást, kritikus karakterek a magasabb rendű növények élettörténetében (Harper 1977; Ellison 2001), és a növények fittségének fontosságát széles körben értékelik (Baskin és Baskin 1998; Tremayne és Richards 2000). A vetőmag tömegének és csírázásának mintáit és a hozzájuk tartozó kontroll faktorokat az elmúlt évtizedekben széles körben tanulmányozták (Totland és Birks 1996; Tremayne és Richards 2000; Moles et al. 2007; Linkies et al. 2010).

Anyagok és metódusok

Tanulmányi hely

A száraz övezet (ÉSZ 35 ° 30–49 °, KH 73 ° –106 °) egy szárazfölddel nem rendelkező régió, Kína északnyugati részén található (1. ábra (1. ábra) 1), amelyet a Qinghai – Tibet fennsík vesz körül. sok magas hegy. Az éghajlat általában vízben korlátozott, és a sztyeppei biomák elterjedtek. A száraz zónában az éves csapadékmennyiség kevesebb mint 250 mm, egyes területeken évente kevesebb, mint 100 mm, de az éves párolgási képesség meghaladja a 2000 mm-t. Az átlagos éves hőmérséklet 2–6 ° C, a maximális havi átlaghőmérséklet meghaladja a 28 ° C-ot, a minimális havi átlaghőmérséklet pedig –16 ° C alatt van, és a napi hőmérséklet jelentősen ingadozik (Feng et al. 1989).

Térkép, amely bemutatja a Potamogeton pectinatus magok gyűjtési helyeit és elhelyezkedését Kína északnyugati részének száraz övezetében.

Vizsgálja meg a fajokat és a maganyagot

A Potamogeton pectinatus L. évelő víz alatti makrofita parvopotamid növekedési formával. Kozmopolita elterjedéssel rendelkezik, és sokféle környezetben lakik, például lúgos édesvízben és sós vízben, álló és folyó vízben, valamint különböző trofikus állapotú vizekben (Van Wijk 1988; Kantrud 1990). Ezenkívül a P. pectinatus nagyon elterjedt és elterjedési területének sok részén gyakran nagyon bőséges (Van Wijk 1988). A P. pectinatus sokféle módon szaporodik, az élőhelytől és a környezeti stressztől függően (Kantrud 1990), populációit elsősorban évközi szinten, földalatti gumókon keresztül tartják fenn (specializált aszexuális propagulák), a magok minimális megfigyelt hozzájárulása mellett (Van Wijk 1989). Ehelyett a magok fontosak lehetnek a zavarok utáni szétszóródás és telepítés szempontjából (Van Wijk 1989; Kantrud 1990).

Ellenőrzött csírázási kísérletek

Adatelemzés

Az éghajlat magtömegre gyakorolt hatásának feltárása érdekében elemeztük a magtömeg, az éves átlagos hőmérséklet és az átlagos éves csapadék közötti kapcsolatot. Az ebben a vizsgálatban felhasznált klímaadatokat lineáris modellek alapján számolták ki, szélességi, hosszúsági és magassági értékeket használva, változókként az 50 éves átlag hőmérséklet- és csapadékrekordokból (1951–2000) 680 jól elosztott klímaállomáson Kínában (Fang et al. 2001; Piao és mtsai 2003).

A statisztikai elemzést az SPSS 17.0 szoftver (SPSS Inc., Chicago, IL, USA) alkalmazásával végeztük. A varianciaanalízist alkalmaztuk a mag tömegének és a csírázás kialakulásáig eltelt idő különbségének statisztikai szignifikanciájának meghatározására populációnként (P (1. táblázat). 1). A 100 magra jutó átlagos tömeg 0,24 g volt, és összességében 2,5-szeres tartományt mutatott, 28,44% -os variációs együtthatóval (CV). Az ANOVA eredményei azt mutatták, hogy a vetőmag tömegében jelentős különbségek voltak a nyolc különböző populáció között (P (1. táblázat 1).

Asztal 1

A magvak 100 magonként és a csírázásig eltelt idő ANOVA-értékének (F-értéke) és eredményei, valamint a nyolc különböző Potamogeton pectinatus populáció összes csírázási frakciójának (n = 3) chi-négyzet próbájának eredményei átlagosan Északnyugat-Kína száraz övezete

Vetőmagtömeg 100 magra (g) Csírázásig eltelt idő (nap) Teljes csírázási frakció (%)

P1	0,35 ± 0,001	10,0 ± 3,0	58,67 ± 1,15
P2	0,17 ± 0,006	18,0 ± 0,0	2,0 ± 0,00
P3	0,20 ± 0,005	21,0 ± 0,0	14,67 ± 3,05
P4	0,20 ± 0,008	27,00 ± 2,3	3,33 ± 2,31
P5	0,16 ± 0,002	13,0 ± 0,0	32,67 ± 6,11
P6	0,27 ± 0,01	16,0 ± 0,0	28,67 ± 6,43
P7	0,29 ± 0,02	9,0 ± 3,46	16,0 ± 2,0
P8	0,31 ± 0,008	12,0 ± 1,73	30,67 ± 5,77
F	142,4 ***	48,8 ***	-
χ 2	-	-	21,99 **

** P (1. táblázat). 1). A P. pectinatus magjainak teljes csírázási frakciója viszonylag gyenge volt (1. táblázat, 1. táblázat, 2. ábra, 2. ábra), kevesebb, mint 35% hét P. pectinatus populációban. Nyolc P. pectinatus populáció közül a legmagasabb és a legalacsonyabb teljes csírázási frakció 58,67 ± 1,15 volt a P1-ben és 2,0 ± 0,00 a P2-ben (táblázat (1. táblázat). 1). Az ANOVA és a chi-négyzet teszt azt mutatta, hogy a csírázás kezdetéig nyolc populáció között szignifikáns különbség fordult elő (P (1. táblázat).

Potamogeton pectinatus 50 magjának teljes csírázási frakciója (átlag ± SE), amelyet 12 hétig inkubáltak az éghajlati kamrákban.

Az éghajlat és a környezeti tényezők hatása a mag tömegére és a csírázási viselkedésre

A kilenc változó hatásainak hierarchikus felosztása elemezte, hogy a pH és a víz hőmérséklete jelentősen befolyásolta a mag tömegét. A csírázásig eltelt időt jelentősen befolyásolta a magasság és a pH. A tengerszint feletti magasság, a hosszúság és a víz hőmérséklete jelentősen befolyásolta a teljes csírázási frakciót (2. táblázat). A magtömeg hatását kontrolláló részleges korrelációs elemzés azonban azt mutatta, hogy a fent említett klíma- és környezeti tényezők közül csak a magasságnak volt szignifikáns hatása a csírázás megkezdéséig eltelt időre és az összes csírázási frakcióra ellenőrzött laboratóriumi körülmények között (táblázat (3. táblázat) 3).

2. táblázat

Kilenc éghajlati és környezeti változó független hatásainak hierarchikus felosztása a vetőmag három tulajdonságára nyolc különböző Potamogeton pectinatus populációban

A regressziós kapcsolat hányada (%), az egyes tulajdonságok környezeti változóktól függetlenül tulajdoníthatóA vetőmag súlya A csírázás időpontja A csírázás teljes hányada

Szélességi kör
Hosszúság	13.97
Magasság	13.51	14.77
Vezetőképesség
Sótartalom
Vízhőmérséklet	19.39	16.75
pH	23.69	27.84
Éves átlaghőmérséklet
Átlagos éves csapadékmennyiség

A jelentéktelen hozzájárulások (P> 0,05) elmaradnak. A valószínűségek 1000 ismétléssel történő bootstrapelésen alapulnak.

3. táblázat

Részleges korrelációs együtthatók (r) a csírázásig eltelt idő és a teljes csírázási frakció, valamint a magasság, a magasság, a pH és a víz hőmérséklete között szabályozva a magtömeg hatásait

HosszúságA magasságHV víz hőmérséklete

A csírázás ideje	0,36	−0,64 **	−0.30	−0,28
Teljes csírázási frakció	-	0,83 ***	−0,13	-

** P (3. ábra). 3). A mag összes csírázási frakciói szintén szignifikánsan összefüggésben voltak a mag tömegével a különböző P. pectinatus populációkban. Az egyváltozós lineáris regresszióanalízis azt mutatta, hogy a magtömeg értékei nagyon pozitívan korreláltak a mag teljes csírázási frakcióival (P = 0,001; 3. ábra 3. ábra).

Szórványtáblázatok, amelyek bemutatják a nyolc Potamogeton pectinatus populáció magjának súlya, a csírázásig eltelt idő és az összes csírázási frakció közötti összefüggéseket. (A) Megjelenik a vetőmag súlya és a csírázásig eltelt idő (R 2 = 0,30, P = 0,006, n = 24) és (B) a vetőmag tömege és a teljes csírázási frakció (R 2 = 0,42, P = 0,001, n = 24).

Vita

Vizsgálatunkban a P. pectinatus összes csírázási frakciója a kontroll kísérleti körülmények között nagyon alacsony (2. ábra. 2. ábra). Az achenes csírázási kísérletek eredményei egybeesnek a kontroll kísérletek és a természetes élőhelyek eredményeivel (Van Wijk 1988, 1989; Kantrud 1990). A P. pectinatus populációk alacsony csírázási frakciója azt jelezte, hogy a magok viszonylag nem fontosak a populációk rövid távú túlélésében (Van Wijk 1989; Kantrud 1990). Így a vetőmag jelentősége a P. pectinatus számára az éves túlélésben valószínűleg csak korlátozott, mivel ez a fajszaporodás főként vegetatív (Van Wijk 1989). A P. pectinatus mag fő funkciója nagy valószínűséggel a faj szétszórtsága és a hosszú távú túlélés (Kantrud 1990), fontos szerepet játszik a populáció peremén a gyarmatosításban (az üledékmozgás eredményeként) (Terrados 1993), új genotípusok létrehozásának szolgálata egy meglévő populációban, és mechanizmus biztosítása a populációk helyreállításához az eltűnés után (Van Wijk 1989).

Köszönetnyilvánítás

A szerzők hálásan köszönik két névtelen bírálónak a kézirattal kapcsolatos konstruktív észrevételeiket, és köszönetet mondanak Dr. Rebecca Stewartnak a nyelv kedves ellenőrzéséért. Ezt a tanulmányt a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány (31270261) és (30870260) támogatta.