麦蓝菜花期种群构件的生物量结构与异速生长分析

    吕艳秋 付月 王鹤 梁雪 张丽辉 韩德复

    

    

    【摘 要】 采用大样本随机取样的方法，对30株麦蓝菜开花植株各构件的生物量及分配关系进行分析。结果表明：麦蓝菜种群花期各构件生物量的变异系数分别为81.18% 、74.18% 、 91.21% 和 62.55%，具有较大表型可塑性;其生物量与生物量分配呈现相同规律：叶>茎>花序>根。麦蓝菜营养器官和生殖器官的生物量均随着植株大小的增加而增加，营养器官呈幂函数形式增加，而生殖器官呈线性函数。

    【关键词】 麦蓝菜 生物量 异速生长 表型可塑性

    异速生长指生物体某一特征与第二种特征的相对生长速率不相等，表达生物个体生长与分配间的定量关系[1]，可通过幂函数表示植物各个构件所表现出的生长不同步的现象[2]。分析植物异速生长可以了解其表型可塑性，阐释植物生物学的内在规律即特征与尺度间不相关，由此引起许多学者关注，此方面的报道较多[3-4]。生物量分配是研究植物异速生长的根本，表示物质和能量的积累，主要受遗传性状和环境条件的制约[5]。近年学者不断加强对植物生物量分配模式的研究，而对入侵植物的生物量分配和异速生长研究较少，还需加强此方面研究工作。

    麦蓝菜Vaccarra segetalisc（Neck.）Carcke又名道灌草、麦加菜、王牡牛，石竹科麦蓝菜属一年生或二年生无毛草本植物[6]。其种子为我国常用传统中药—王不留行，该药可活血通经，催生下乳，消肿止痛[6-7]。还可酿酒和制醋;也可榨油，用作机器润滑油。目前集中研究麦蓝菜生物学特性、栽培种植、离体培养，王不留行化学成分与药理活性、VR提取分离与含量测定[8-11]等方面，而未见种群构件生物量特征、异速生长关系模型的报道。本研究拟对吉林地区麦蓝菜种群进行野外调查和室内分析，对其各构件生物量特征及相互关系进行分析， 揭示其生态适应特性， 为其野生资源合理开发利用提供数据支持。

    1材料与方法

    1.1样地概况

    研究区位于吉林省长春师范大学，东经125°21′24″-125°27′12″，北纬43°50′06″-43°57′36″之间。属于温带大陆性湿润气候，春季干燥，夏季炎热，秋季凉爽，冬季寒冷。年平均气温4.6℃，年平均降水量522毫米-650毫米。

    1.2取样方法

    2019年5月20日，于麦蓝菜花期，在长春师范大学体育馆外随机选取 30株完整大小不等植株，用小铲子将整株连根带土挖出，带回实验室把根部洗净，逐一测其株高。而后将根、茎、叶、花序逐一分离装入标有序号的信封中，于75℃干燥箱中烘至恒重，用电子天平分别称重。

    1.3数据处理

    以株为单位统计株高、各构件生物量及分配等指标，用Excel 2003对各指标进行统计分析。分析构件数量特征与生物量间关系时，分别用幂函数、直线函数、指数函数3种函数关系进行分析，并选择相关系数最高的函数作为描述模型。

    2结果和分析

    2.1各构件的生物量结构分析

    麦蓝菜各构件数量的最大值和最小值反映试验样本实际范围，平均值代表整体水平，变异系数反映样本间相对变异度。麦蓝菜種群各构件数量特征见表 1。从表1可知，30株开花麦蓝菜中，植株最高35.40cm，最低10.30cm，平均株高23.47cm，变异系数为27.09%，低于50%，表明麦蓝菜种群在花期株高是一定的，其差异仅在生物量上体现。

    麦蓝菜种群总生物量为 0.07 ～ 0.94 g， 平均值为 0.28 g（变异系数72.76%），其中叶>茎>花序>根，其变异系数均超过 50% 。变异系数被认为是表型可塑性的衡量指标，可看出麦蓝菜种群各构件生物量具有较大表型可塑性。麦蓝菜种群生物量分配与构件生物量呈现相同规律，即叶>茎>花序>根，其变异系数均低于50%，说明各构件生物量分配相对稳定;而各构件生物量分配变异系数大小表现为花序>叶>根>茎，说明茎的生物量分配比例比其它构件更稳定，其次是根。

    2.2各构件生物量与植株大小（总生物量）之间的关系

    麦蓝菜各构件生物量与植株大小（总生物量） 之间的关系见图 1。由图1可知，麦蓝菜花期根、茎、叶和花序生物量与植株大小均呈极显著正相关关系（P<0.01）。其中根、茎与叶的生物量和植株大小呈极显著幂函数正相关（P<0.01），而花序生物量与植株大小呈极显著线性正相关（P<0.01），说明麦蓝菜营养器官和生殖器官都随植株大小增加而增加。b值反映各构件制约植株大小的能力，在根、茎和叶的生物量与植株大小的拟合方程可知，b值分别为0.9264、1.0345、1.0168，各构件生物量对植株大小的制约力表现为茎>叶>根;花序生物量与植株大小拟合方程的相关系数较其他构件小，对植株大小的制约程度最小。因此麦蓝菜种群不同构件生物量对植株大小制约作用为茎>叶>根>花序。

    3 讨论

    表型可塑性指同一个基因型响应不同环境产生不同表型的特性，是植物对环境适应能力的体现[12]。花期麦蓝菜总生物量与各构件生物量变异系数均超过50%，表明麦蓝菜种群具有较强表型可塑性。麦蓝菜的生长发育通过调节各构件生物量获取营养、水分和光照等资源，这与张丽辉等研究结果[13]相一致。但株高变异系数较低，为27.09%，反映了麦蓝菜种群株高是相对稳定的，其差异仅体现在生物量上。麦蓝菜各构件生物量大小表现为叶>茎>花序>根，叶的生物量最大，叶是光合器官，说明供给植物生长的营养物质是通过叶来光合和储存。麦蓝菜各构件生物量分配与构件生物量呈相同规律即叶>茎>花序>根，其变异系数均较小，说明各构件生物量分配比较稳定。根的生物量及其分配比例最小，而叶的相对较大，说明麦蓝菜花期植株分配较多的能量建造叶，增加植株对异质生境的适应能力。

    植物生长和物质分配有一定规律，可用线性函数、幂函数或指数函数表达，通常选择相关系数最大的作其研究模型[12]。结果显示，麦蓝菜根、茎和叶的生物量与植株大小呈极显著幂函数正相关（P<0.01），花序生物量与植株大小呈极显著线性正相关（P<0.01），表明麦蓝菜营养器官和生殖器官的生物量均随植株大小增加而增加，各构件生物量对植株大小的制约力表现为茎>叶>根>花序。若对植物生长与分配规律分析时，把线性关系称同速生长，非线性关系称异速生长[14]，则在麦蓝菜各构件生物量与植株大小关系间既存在同速生长，也存在异速生长，说明植株生长过程中同时具有同速和异速生长的表型可塑性调节。

    【参考文献】

    [1] 陆霞梅，周长芳，安树青，等.植物的表型可塑性、异速生长及其入侵能力[J].生态学杂志，2007，26（9）：1438-1444.

    [2] 韩文轩，方精云.幂指数异速生长机制模型综述[J].植物生态学报，2008，32（4） ： 951-960.

    [3] 程棟梁，钟全林，林茂兹，等.植物代谢速率与个体生物量关系研究进展[J].生态学报，2011，31（ 8） ： 2312-2320.

    [4] Weiner J.Allocation plasticity and allometry in plants[J].Perspectives in Plant Ecology Evolution and Systematics，2004，6 （ 4 ） ： 207-215.

    [5] 邱东，周桂玲，刘同业.3种棒果芥属植物生物量分配及异速生长分析[J].干旱地区农业研究，2014，32（6）：215-220.

    [6] 付起凤，苗青，张燕丽，等.王不留行临床应用研究进展[J].中医药信息，2016，33（5）：117-121.

    [7] 魏薇.中药王不留行的研究进展[J].中国医药指南，2014，12（16）：87-88.

    [8] 肖莉杰，王丽艳，荆瑞勇.麦蓝菜离体再生体系的建立[J].农业科技通讯，2008，10：58-59.

    [9] 刘学东，白玉瑞.王不留行种植技术[J].农村百事通，2012，6：44-46.

    [10] 徐友贵，黄驰，田中联.王不留行栽培技术[J].中药材，1990，13（12）：11.

    [11] 孟贺，陈玉平，秦文杰，等.HPLC测定王不留行中王不留行黄酮苷的含量[J].2010，35（6）：2072-2074.

    [12] 潘玉梅，唐赛春，蒲高忠，等.外来入侵植物小飞蓬种群构件生物量结构特征[J].广西植物，2009，29（4）：476-480.

    [13] 张丽辉，倪秀珍，汤庆莲.蒲公英花期种群构件的生物量结构与异速生长分析[J].杂草学报，2017，35（1）：20-24.

    [14] 杨允菲，张宝田. 松嫩平原草甸生境甘草种群生殖构件表型可塑性及变化规律[J]. 草业学报， 2006， 15（2）：14-20.

    作者简介：吕艳秋（1989年—），女，蒙古族，吉林镇赉，硕士研究生，单位：长春师范大学生命科学学院，植物生理生态方向研究