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被子植物地下结实和地上/下两型结实的生态适应意义
谭敦炎, 张洋, 王爱波
植物生态学报    2010, 34 (1): 72-88.   DOI: 10.3773/j.issn.1005-264x.2010.01.011
摘要   (5815 HTML70 PDF(pc) (678KB)(6944)  

地下结实和地上/下两型结实是被子植物两类独特的结实方式, 多发生在陆生和草本植物中, 主要生长在缺少水分或光照、土壤扰动频繁及环境波动较为剧烈的生境中。两种结实方式不仅是植物适应性进化的重要方面, 也是选择性进化的产物。其中, 地下结实对于植物在母株附近适宜微环境中保存后代、在极端环境下保持种子活力、逃避地面动物取食和火灾伤害以及延长果实发育时间等方面, 地上/下两型结实对于减少同胞子代及种群内竞争、维持和扩大种群以及提高物种的适应力和进化可塑性等方面, 都具有重要的生态适应意义, 是植物抵御不利生物与非生物环境的两类重要防御策略。但两种结实方式同时也存在着限制果实与种子扩散、影响基因传递与种群遗传结构、加大种群隔离以及提高繁殖代价等进化限制, 对物种的分布、种群增长、迁移、适合度和生活史进化等具有重要影响。目前, 地下和地上/下两型结实现象分别在大约24科57属和13科34属中进行了报道, 其中在菊科、十字花科、豆科和玄参科等类群中两种结实现象同时存在。从系统发育看, 地下结实在木兰分支、单子叶植物分支及双子叶植物分支中均存在, 而地上/下两型结实仅出现在单子叶植物分支和双子叶植物分支中, 在被子植物基部类群(ANITA类群)中两种结实方式均不存在。该文对植物地下和地上/下两型结实的类型、系统进化、繁殖特性和扩散对策进行了介绍, 并对其生态适应意义进行了总结, 以期为深入研究植物结实的进化策略提供参考。


入土时间
Time of fruit entrance into the soil
结实类型
Type of fruiting
入土过程
Process by which fruits enter the soil
类群
Taxon
文献
References
前入土型
Pre-entrance
地下芽-地下结实Geophytic-geocarpy 下位子房不出土, 花被管伸长使花冠伸出地面以接受异花传粉, 花被管的伸长是细胞居间生长的结果
The hypogynous ovary is hypogeal. With the elongation of the perianth tube which results from the intercalary growth of cells, the corolla elevates above the soil surface and the cross-pollination occurs
Sternbergia clusiana Burtt, 1970;
Dafni & Werker, 1982
气生-两型结实
Aerial-amphicarpy
地下花着生在根茎上, 闭花受精, 果实从分化到成熟终生埋在地下
The subterranean flower developed at the rhizome is cleistogamous, and the fruit is buried downward from differentiation to maturity
Amphicarpum purshii Cheplick, 1987
后入土型
Post-entrance
主动地下结实
Active-geocarpy
两型-地下结实
Amphi-geocarpy
地上花完成受精后通过子房柄向地生长, 把子房推入土中, 果实在地下完成发育直到成熟
After fertilization, the aerial flower grows geotropically by the elongation of the gynophore and the ovary is thereby pushed into the soil, the fruit develop into maturity in the soil
Arachis hypogaea;
Amphicarpaea bracteata
Smith, 1950;
Moctezuma, 2003;
Schnee & Waller, 1986
两型-地下结实
Amphi-geocarpy
地上花着生在根颈上, 开花受精后, 通过主根的收缩将子房拉入土中
After fertilization of the aerial flower which is developed at the root neck, the ovary is drawn into the soil by constriction of the taproot
Gymnarrhena micrantha;
Emex spinosa
Koller & Roth, 1964;
Evenari et al., 1977;
Zamski et al., 1983
被动-地下结实
Passive-geocarpy
着生在植株基部的花发育成果实后, 在外力(如河水和风沙)的作用下埋入地下
After the flower produced at the base of plant developed into fruit, the fruit is buried into the soil by the force (e.g. flood and sand)
Arctotheca populifolia Barker, 2005
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表2 地下结实和地上/下两型结实植物果实入土方式
正文中引用本图/表的段落
目前, 有关地下结实和地上/下两型结实植物果实入土方式的报道不多。已有研究根据开花前后子房进入地下的时间, 将其分为前入土型(pre-entrance) (Burtt, 1970; Cheplick, 1987)和后入土型(post-entrance) (Smith, 1950; Zamski et al., 1983)两大类(表2)。
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