熱依拉穆·麥麥提吐爾遜，哈里布努爾，艾沙江·阿不都沙拉木,2

（1.喀什大學生命與地理科學學院,新疆 喀什 844000；2.新疆帕米爾高原生物資源與生態(tài)重點實驗室，新疆 喀什 844000）

被子植物在漫長的演化過程中，進化出了適應各種環(huán)境（荒漠、高山）的生存能力和適應機制。同一物種因自然環(huán)境中的資源或其他生物和非生物環(huán)境條件的異質(zhì)性，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能及繁殖特性等生存能力上表現(xiàn)出不同的適應特征及繁殖對策［1-2］；尤其是果實/種子的形狀、大小、質(zhì)量休眠、萌發(fā)及幼苗生長等形態(tài)形狀及生態(tài)行為上的多態(tài)性或異形性來保障繁殖及后代適合度［3-4］；相關(guān)研究認為果實或種子異形性是種子植物對異質(zhì)環(huán)境生存的最佳適應方式。

果實異形性是因外部環(huán)境及植物本身遺傳特征果實在形狀、大小、顏色及外部結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的異質(zhì)性，并產(chǎn)生不同散布、休眠、萌發(fā)或幼苗生長的生態(tài)學行為［3,5］的現(xiàn)象。該現(xiàn)象在290余種被子植物中出現(xiàn)并作為一種混合的散布和萌發(fā)對策，是植物在時空異質(zhì)環(huán)境長期進化的一種生存及適應［6］；因此，異形果實在形態(tài)和生態(tài)學上表現(xiàn)出的多態(tài)性減少了環(huán)境的時空變化對植物繁殖成功的影響，并促進植物在高度不可預測和時空異質(zhì)的環(huán)境中的成功繁殖定居［3,7］。

黑果枸杞（Lycium ruthenicum）是分布于我國西北地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)（荒漠、綠洲、草原及高山）的國家二級保護藥食植物資源，是干旱區(qū)水土保持的先鋒抗逆優(yōu)良樹種之一［8］。國內(nèi)研究者均認為該物種產(chǎn)生同位花產(chǎn)生的扁形果實，并相關(guān)研究主要集中在同一居群內(nèi)的生理生態(tài)［9］、生態(tài)抗旱［10］、種子萌發(fā)［11］、野生種源的馴化［8,12］等；但是在前期研究中發(fā)現(xiàn)，該物種在塔克拉瑪干沙漠邊緣的不同海拔居群中產(chǎn)生兩種類型花及其異形果實；并且二者的生物量從低海拔居群到高海拔居群逐漸降低，且扁形果實重于圓球形果實（圖1）。然而，關(guān)于黑果枸杞同一物種在不同海拔種群的繁殖模式是否隨著海拔梯度的變化而發(fā)生變化，異形果實產(chǎn)生的種子對不同海拔梯度環(huán)境表現(xiàn)出何種生態(tài)適應機制等科學問題尚不明確。因此，本文以分布于西北干旱區(qū)的黑果枸杞為研究材料，對其在不同海拔居群的異形果實的種子萌發(fā)特性、種子休眠及種子質(zhì)量進行了研究，以期揭示該物種異形果實的種子在不同海拔居群的種子萌發(fā)特性及其對不同氣候類型荒漠環(huán)境的響應。我們假設異形果實產(chǎn)生的種子在不同海拔梯度的種群中可能表現(xiàn)出一定的生態(tài)差異和不同的種子休眠特性。為了證實該假設，分別探討了以下問題：（1）不同種群異形果實產(chǎn)生的種子休眠類型間是否存在差異？（2）兩種果實產(chǎn)生的種子在不同環(huán)境（海拔梯度）)中的休眠特征上是否存在差異？（3）不同種群異形果實產(chǎn)生的種子對異質(zhì)環(huán)境如何響應？本研究為探討異形果實和生境異質(zhì)性對植物生長繁殖的影響，有利于揭示植物對海拔高度變化的環(huán)境適應性響應策略，為提高植物繁殖成功率、植物保護和恢復提供理論依據(jù)。

圖1 黑果枸杞異型花及果實的形狀、種子大小及兩種果實在不同海拔居群的生物量差異Fig.1 Morphology of two morph flower and heteromorphic fruit(a)and their seed size(c),and heteromorphic fruit biomass(b)of Lycium ruthenicum at different elevational populations

1 材料與方法

1.1 研究材料和研究地點

黑果枸杞（Lycium ruthenicum）隸屬于茄科（Solanaceae）枸杞屬（Lycium）的國家二級保護食藥用植物資源，在我國生長于寧夏、青海、內(nèi)蒙古、甘肅及新疆等西北地區(qū)，海拔在1100～3200 m 的不同生態(tài)系統(tǒng)。新疆南部（塔克拉瑪干沙漠西南部）的荒漠及高山環(huán)境中分布最廣。該物種在南疆分布區(qū)域的自然居群中出現(xiàn)同位花和異位花植株［13］，并且較高自交率的同位花產(chǎn)生扁平形漿果、而異交率較高的異位花產(chǎn)生圓球形漿果，果實均為黑紫色，種子腎形。本研究均以3個不同海拔居群的兩種類型果實為研究材料（圖1，表1），在2019—2020 年開展了室內(nèi)的控制性試驗。

表1 研究居群地理位置、海拔、年降雨量、年均溫度、年日照時數(shù)、開花時間及生境類型Tab.1 Geographic location,elevation,annual rainfall,average annual temperature,annual sunshine hours,flowering time and habitat type of the study population

研究地點為我國塔克拉瑪干沙漠西南部不同海拔的平原及高山荒漠環(huán)境（表1）；低海拔阿圖什荒漠環(huán)境屬于暖溫帶荒漠氣候類型，而阿克陶及塔什庫爾干高山荒漠環(huán)境屬于冷溫帶氣候類型。3個自然居群的海拔、降雨量、年均溫度、日照長度以及該物種的開花時間上存在顯著差異（表1）；其中年平均溫度從低海拔向高海拔逐步降低，反而降雨量低海拔平原荒漠至高原荒漠逐漸增多。

1.2 研究方法

1.2.1 異形果實的自然結(jié)籽率及種子吸水特性的測定

（1）自然結(jié)籽率，為了判斷該物種不同自然居群異形果實的自然結(jié)籽率，在不同自然居群果實剛成熟時，隨機選取兩種果實各200個，統(tǒng)計每個果實內(nèi)完整的種子數(shù)。自然結(jié)籽率＝果實內(nèi)完整的種子數(shù)/胚珠數(shù)×100%。隨機選取兩種類型果實各100粒種子使用便攜式SE 2000 型電子游標卡尺（桂林迪吉特電子有限公司，桂林，中國；精度為0.02 mm）測量種子長寬度，同時使用FA1004型電子天平（華豐電子儀器廠，寧波，中國；精度為0.0001 g），測量十粒種子的重量，各重復10次。

（2）種子吸水特性，為了判斷不同自然居群兩種異形果實的種子在吸水特點上的差異，選取兩種類型果實整且飽滿的種子各50 粒，平均分成5 組，使用電子天平測量每組種子質(zhì)量；將每組種子置于有兩層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為9 cm）中，加適量蒸餾水，每隔1 h稱一次每組種子質(zhì)量，直到種子質(zhì)量不再增加為止；最后參照Baskin 等［14］的方法計算種子吸水率（Wr），Wr=［(Wf-Wi)/Wi］×100，其中，Wi及Wf是種子吸水前和吸水1 h 后的質(zhì)量，比較不同自然居群兩種類型果實種子的吸水率的差異。

1.2.2 光照、溫度對異形果實種子萌發(fā)的影響 為了判斷光照和溫度對兩種異形果實種子萌發(fā)的影響，分別從黑果枸杞不同自然居群中將剛成熟的果實帶回實驗室，將果實和種子分離，然后選取完整且飽滿的種子置于放有兩層濾紙的培養(yǎng)皿里（每個培養(yǎng)皿內(nèi)25 粒種子，重復4 次），然后置于2～5 ℃、10～20 ℃及20～30 ℃3 個不同溫度梯度、光照/黑暗（培養(yǎng)皿用不透光的黑色袋子包裹）各12 h 條件下的變溫光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)28 d。為了確保不同溫度梯度和不同光照處理的培養(yǎng)皿中的水分保持一致，每天對每個培養(yǎng)皿加入2 mL蒸餾水，每天統(tǒng)計一次每個培養(yǎng)皿中種子的萌發(fā)情況。實驗結(jié)束用TTC（0.1%的氯化三苯四氮唑溶液）處理方法，對每組未萌發(fā)的種子活力進行檢測。TTC 處理后的種胚在20 ℃全黑暗條件下放置24 h，有活力的種子將被染成紅或粉紅色。

1.2.3 赤霉素處理對異形果實種子萌發(fā)的影響 為了判斷赤霉素（GA3）濃度對該物種不同自然居群兩種異形果實種子萌發(fā)的影響，將剛成熟完整且飽滿的種子置于放有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中（每個培養(yǎng)皿內(nèi)25 粒種子，重復4 次），分別加入5 mL 的0.1 mmol·L-1、1 mmol·L-1和10 mmol·L-1濃度的GA3溶液，用封口膜密封培養(yǎng)皿并且用不透光的黑色布袋包裹（重復4 次），在2～5 ℃、10～20 ℃及20～30 ℃溫度梯度的變溫培養(yǎng)箱里全黑暗條件下培養(yǎng)28 d，為了確保不同溫度梯度處理的培養(yǎng)皿中的GA3溶液濃度及水分保持一致，培養(yǎng)皿里加5 mL 的不同濃度GA3溶液后用封口膜密封培養(yǎng)皿并用不透光的黑色袋子包裹，以防止水分蒸發(fā)引起水勢變動影響處理；每5 d 全黑暗條件下對每個培養(yǎng)皿加入0.5 mL對應濃度的GA3溶液，并統(tǒng)計一次萌發(fā)率。

1.2.4 室內(nèi)干旱脅迫（PEG）對異形果實種子萌發(fā)的影響 為了判斷干旱脅迫對該物種不同自然居群兩種異形果實種子萌發(fā)的影響，將種子置于放有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿25 粒種子（重復4次），分別加入5 mL 的10%、20%、30%的聚乙二醇（PEG 6000）溶液在培養(yǎng)皿中，在2～5 ℃、10～20 ℃及20～30 ℃3 個溫度梯度的全黑暗條件下培養(yǎng)28 d。為了維持培養(yǎng)皿小環(huán)境溶液的濃度用封口膜密封培養(yǎng)皿并且用不透光的黑色布袋包裹，以防止水分蒸發(fā)引起水勢變動；用封口膜密封培養(yǎng)皿并且用不透光的黑色布袋包裹，為了維持培養(yǎng)皿內(nèi)PEG濃度及水分保持穩(wěn)定，每五天全黑暗條件下對每個培養(yǎng)皿加入0.5 mL對應濃度的PEG溶液，并統(tǒng)計一次萌發(fā)率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本文的所有數(shù)據(jù)在SPSS 22.0 統(tǒng)計軟件中進行分析。首先對所有數(shù)據(jù)在分析前均進行正態(tài)分布和方差齊性檢驗。對服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，利用廣義線性模型（Generalized Linear Model，GLM）中的正態(tài)分布模型-恒定函數(shù)對異形果實的結(jié)籽率、吸水特性、種子大小及種子十粒重進行比較分析；采用二項式分布-Logistic關(guān)聯(lián)函數(shù)分析比較分析種子萌發(fā)率，單因素方差分析的Tukey’s HSD 用于檢驗處理間多重比較的差異顯著性（α=0.05）。統(tǒng)計數(shù)據(jù)以平均值±標準誤（mean±SE）表示，作圖使用Sigma Plot 14.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 異形果實的自然結(jié)籽率及種子吸水特性

黑果枸杞兩種異形果實的自然結(jié)籽率受到果實類型（Waldχ2=57.40，P＜0.001）及種群（Waldχ2=12.32，P＜0.001）的影響，但未受二者交互作用的影響（Waldχ2=0.95，P=0.62）。扁形果實的結(jié)籽率高于圓球形果實，兩種果實的自然結(jié)籽率均從低海拔的平原荒漠（阿圖什）居群到高山荒漠（塔縣）居群逐漸降低（圖2a）。兩種果實產(chǎn)生的種子大小及重量存在一定的差異；異形果實產(chǎn)生的種子十粒重受到種群、果實類型及二者相互作用的影響，其中圓球形果實產(chǎn)生的種子十粒重從低海拔居群到高海拔居群逐漸增重，反而扁形果實的種子十粒重從低海拔居群到高海拔居群逐漸減重（圖2b）。兩種異形果實產(chǎn)生種子的長度受到種群（Waldχ2=23.21，P＜0.001）及種群-果實相互作用（Waldχ2=15.27，P＜0.001）的影響，未受果實類型（Waldχ2=109.37，P＜0.001）的影響；兩種果實的長度均從低海拔到高海拔逐漸增長（圖2c），但種子寬度未受到種群（Waldχ2=1.77，P=0.41）、果實類型（Waldχ2=1.17，P=0.28）及二者相互作用（Waldχ2=1.94，P=0.38）的影響（圖2d）。說明異形果實海拔依賴的結(jié)籽率對種子質(zhì)量有一定的影響。

圖2 不同海拔自然居群黑果枸杞兩種類型果實的結(jié)籽率（a）、種子十粒重（b）、種子長（c）及寬度（d）Fig.2 The seed set(a),10-seed weight(b),seed length(c)and width(d)of Lycium ruthenicum heteromorphic fruits at different elavional population

兩種類型果實產(chǎn)生的種子吸水率受到種群（Waldχ2=97.17，P＜0.001）、果實類型（Waldχ2=12.27，P＜0.001）及時間（Waldχ2=10.09，P＜0.01）的影響，但未受到種群與果實類型（Waldχ2=4.62，P=0.10）、種群與時間（Waldχ2=2.28，P=0.69）、果實類型與時間（Waldχ2=1.01，P=0.06）及果實類型與時間以及種群（Waldχ2=1.51，P=0.82）交互作用的影響；3個種群兩種類型果實產(chǎn)生的種子在1 h內(nèi)迅速吸水，后面的2 h內(nèi)緩慢吸水（圖3）。3個種群內(nèi)兩種異形果實種子的吸水率從高海拔種群到比低海拔種群逐漸減少；扁形果實種子的吸水增長率比圓球形果實種子多，并且二者的吸水率與居群降雨量間存在不同程度的正相關(guān)關(guān)系。說明，居群年均降雨量是影響種子吸水特性的主要因素。

圖3 不同居群黑果枸杞扁形果實（a）和圓球形果實（b）產(chǎn)生種子的吸水曲線Fig.3 Water absorption curves(mean±1 s.e.)of flat fruit seed(a)and globular fruit seeds(b)of Lycium ruthenicum at different elevational population

2.2 光照及溫度對種子萌發(fā)的影響

扁形及圓球形果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率受種群、溫度、果實類型、種群與溫度、種群與果實類型、種群與光照、溫度與果實類型、溫度與光照、果實類型與光照、溫度-果實類型及種群、溫度-種群及光照、種群-果實類型及光照以及之間的交互作用的影響，但光照、果實類型與光照、溫度-果實類型及光照、溫度-果實類型-種群及光照之間的交互作用對種子萌發(fā)沒有顯著影響（圖4，表2）。

表2 三種處理條件下，種群、溫度、光照及果實類型及其交互作用對黑果枸杞異形果實種子萌發(fā)影響的廣義線性模型分析Tab.2 Effects of population,temperature,light condition,fruit type and their interaction on seed germination of Lycium ruthenicum heteromorphic fruit in three treatments were generalized linear model(GLM)

圖4 黑果枸杞不同海拔自然居群扁形（a，b）和圓球形（c，d）果實的種子在不同溫度光照（a，c）和全黑暗（b，d）條件下的最終萌發(fā)率Fig.4 Final germination percentages(mean±1 s.e.)of flat(a,b)and globular(c,d)fruit seeds of Lycium ruthenicum at different elevational population in three temperature regimes of light(a,c)and constant darkness(b,d)at laboratory conditions

兩種類型果實產(chǎn)生的種子在不同溫度黑暗條件下的萌發(fā)率均高于光照條件下的萌發(fā)率（圖4）；扁形果實產(chǎn)生的種子在不同溫度及光條件（光照/黑暗）的萌發(fā)率比圓球形果實產(chǎn)生的種子的萌發(fā)率低（圖4）。兩種類型果實產(chǎn)生的種子在低溫2～5 ℃條件下的萌發(fā)率均低于10%，種子萌發(fā)率從不同光條件低溫2～5 ℃到高溫20～30 ℃逐漸提高（圖4）；塔縣種群兩種類型果實的種子在不同溫度及光強度下的萌發(fā)率比其他種群低，明顯存在中度生理休眠；反而在阿克陶及阿圖什種群中存在非深度生理休眠，在低海拔種群中20～30 ℃的黑暗條件促進兩種果實產(chǎn)生種子萌發(fā)率（圖4）。以上結(jié)果說明高溫與黑暗條件是打破該物種兩種果實種子休眠的主要因素。

2.3 赤霉素處理對種子萌發(fā)的影響

黑暗條件下溫度、果實類型、種群、及赤霉素濃度對種子萌發(fā)有顯著影響（表2）；同時，溫度與果實類型、溫度與種群、溫度與赤霉素、果實類型與種群、果實類型與赤霉素、果實類型與種群、溫度-果實類型及種群、溫度-果實類型及赤霉素、溫度-種群及赤霉素、種群-果實類型及赤霉素以及溫度-果實類型-種群及赤霉素之間的交互作用對種子萌發(fā)有顯著影響（表2）。

0.1 mmol·L-1的GA3濃度下塔縣居群兩種類型果實高溫處理種子的（20～30 ℃）萌發(fā)率提高到80%，其他種群的兩種果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率均提高到90%以上。1 mmol·L-1濃度的赤霉素對阿圖什和阿克陶種群種子的萌發(fā)率有促進作用，但高濃度的赤霉素（10 mmol·L-1）對種子萌發(fā)沒有促進作用。說明GA3濃度能打破黑果枸杞異形果實種子的休眠；其中0.1 mmol·L-1的GA3濃度是打破種子休眠的最合適濃度（圖5）。

圖5 黑果枸杞不同海拔自然居群扁形（a，b，c）和圓球形（d，e，f）果實的種子在不同GA3濃度及不同溫度全黑暗條件下的最終萌發(fā)率Fig.5 Final germination percentages(mean±1 s.e.)of(a,b,c)and globular(d,e,f)fruit seeds of Lycium ruthenicum at different elevational population in different concentration of GA3 density and different temperature constant darknesss at laboratory conditions

2.4 室內(nèi)干旱脅迫（PEG）對種子萌發(fā)的影響

黑暗條件下PEG濃度、果實類型、種群、及溫度對種子萌發(fā)有顯著影響（表2）；同時，PEG濃度與種群、PEG 濃度與溫度、果實類型與種群、果實類型與溫度、PEG 濃度-果實類型及種群、PEG 濃度-果實類型及溫度、PEG 濃度-種群及溫度、種群-果實類型及溫度以及PEG 濃度-果實類型-種群及溫度之間的交互作用對種子萌發(fā)有顯著影響（表2）；但PEG 濃度與果實類型之間的交互作用對種子萌發(fā)的影響不顯著。不同溫度條件下PEG 濃度對種子萌發(fā)均有負面影響，其中高溫條件下PEG濃度對扁形果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率的影響比圓球形果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率高（圖6c，圖6f）；阿圖什種群兩種類型果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率比阿克陶和塔縣種群低。以上結(jié)果說明，PEG 對高海拔塔縣種群兩種果實產(chǎn)生種子的影響最明顯，對扁形果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)的影響比圓球形果實強。

圖6 黑果枸杞不同海拔自然居群扁形（a，b，c）和圓球形（d，e，f）果實的種子在不同濃度PEG溶液和不同溫度全黑暗條件下的最終萌發(fā)率Fig.6 Final germination percentages(mean±1 s.e.)of flat(a,b,c)and globular(d,e,f)fruit seeds of Lycium ruthenicum at different elevational population in different concentration of PEG solution and different temperature constant darknesss at laboratory conditions

3 討論

3.1 異形果實在異形環(huán)境中的種子質(zhì)量的差異

異形果實（種子）間的差異主要表現(xiàn)在果實/種子的形狀結(jié)構(gòu)、大小等形態(tài)結(jié)構(gòu)上［5,7］，其中果實（種子）大小及數(shù)量的變異是研究植物適合度的核心問題，也是影響種群動態(tài)、種間相互作用和群落演替的關(guān)鍵因素［1,15］，在菊科獅牙苣屬（Leontodon saxatilis）產(chǎn)生兩種黑棕色和淺棕色的果實［15］；而不同海拔居群的異型花柱植物雪地報春（Primula nivalis）中，短花柱花產(chǎn)生的種子重于長花柱花產(chǎn)生的種子［1］。本研究中黑果枸杞異位花和同位花產(chǎn)生形狀、大小及重量間存在顯著差異的圓球形果實和扁形果實；不同海拔種群果實質(zhì)量、形狀及大小間存在顯著差異；這可能與影響果實發(fā)育的溫度、植物分配的資源及授粉方式有關(guān)。果實和種子質(zhì)量的差異通過“忍耐脅迫”和“能量限制”假說來解釋，前者認為種子重量與居群海拔間存在正相關(guān)性，并且大的種子在高海拔地區(qū)幼苗和成活率方面具有很大的優(yōu)勢［16-17］；后者認為種子重量與居群海拔間存在負相關(guān)性，因為高海拔居群的低溫和短的生長期能影響光合速率及種子發(fā)育需要的能量［18-19］，如在馬先蒿屬（Pedicularis）果實中的種子數(shù)與海拔間存在正相關(guān)性［19］，而二型花柱植物白心球花報春（Primula atrodentata）隨著海拔的升高，短花柱型自交的結(jié)籽率、百粒重、萌發(fā)率呈下降后升高趨勢［20］。本研究中，黑果枸杞兩種類型果實的結(jié)籽率從低海拔到高海拔逐漸降低，而扁形果實的重量和大小從低海拔到高海拔降低，反而圓球形果實產(chǎn)生種子質(zhì)量及大小從低海拔居群到高海拔居群逐漸增重（圖2）；扁形果實產(chǎn)生的種子質(zhì)量的結(jié)果支持能量限制假說，而圓球形果實支持忍耐脅迫假說，并且種子大小和質(zhì)量上表現(xiàn)出了“兩頭下注”的適應對策；種子大小在不同居群間的差異可能是生活史性狀和資源調(diào)控策略的綜合體現(xiàn)［17］；這方面需要進一步控制性試驗和驗證。

3.2 異形果實種子的萌發(fā)及休眠

種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的關(guān)鍵時期［21］，分布在干旱地區(qū)的早春短命植物為了在缺水、高溫的干熱季節(jié)來臨之前迅速完成生活史，充分利用早春雨水或冰雪融化的雪水提供的土壤濕度和溫度生長發(fā)育［22］。為了適應不同的生存環(huán)境，植物種子表現(xiàn)出靈活的適應性和生存繁殖策略，如，檸條種子在早春較低溫度和土壤含水量條件下萌發(fā)可能是對夏秋季較高的溫度和土壤含水量對種子萌發(fā)抑制作用的一種補償［23］；而尖喙牻牛兒苗秋萌株為了使后代具有更多的遺傳多樣性和對環(huán)境的適應能力產(chǎn)生多而小的種子，春萌株則產(chǎn)生少而質(zhì)量大且穩(wěn)定的種子，提高幼苗在鹽脅迫下的生存能力［24］。異形果實種子的形態(tài)（大小、顏色、形狀及質(zhì)量）結(jié)構(gòu)和生理（散布、休眠、萌發(fā)及幼苗生長）行為特征差異被認為是了解物種季節(jié)性變化和空間分布模式的重要特征［3,25］。為了適應溫度、光照、水分和養(yǎng)分等環(huán)境條件異質(zhì)的環(huán)境，異形果實表現(xiàn)出一種“兩頭下注”的混合生殖對策［25-26］。

研究者認為，種子萌發(fā)和休眠會受到溫度及氣候梯度變化的影響［27-28］，本研究中黑果枸杞剛采收的兩種果實的種子在不同溫度及光照條件下的萌發(fā)率上表現(xiàn)出異質(zhì)生境適應的萌發(fā)和休眠特性；兩種果實在高溫（10～20 ℃及20～30 ℃）黑暗條件下才萌發(fā)，但低溫條件下不萌發(fā)（圖4），高溫和黑暗是影響兩種類型果實產(chǎn)生種子萌發(fā)率差異的主要因素；在黑暗條件下兩種異形果實的種子萌發(fā)率比光照條件下的萌發(fā)率高，在夏天高溫條件下的高萌發(fā)率是黑果枸杞在高海拔草原居群中的一種環(huán)境脅迫導致的適應性。另外，不同濃度GA3處理的種子萌發(fā)率存在顯著差異（P＜0.05）；其中0.1 mmol·L-1濃度的高溫條件下塔縣居群兩種果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率提高（圖5c）。該物種在高溫黑暗條件下阿圖什和阿克陶居群兩種果實均有較高的萌發(fā)率，屬于淺性生理休眠類型，反而塔縣居群的兩種類型果實在高溫條件下的萌發(fā)率很低，屬于中性生理休眠類型；高山塔縣居群中扁形果實產(chǎn)生種子在不同光照及溫度下的萌發(fā)率低于圓球形果實產(chǎn)生的種子（圖4）。

黑果枸杞不同形狀果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率受到居群溫度、降雨量及光照的影響，以上3種因素是打破黑果枸杞種子生理休眠的主要因素。不同海拔高度影響同一物種種子萌發(fā)，例如藥用大黃（Rheum officinale）在中海拔（1650 m）處的種子有較高的萌發(fā)率，而海拔1650 m和1300 m 處的種子則對干旱和鹽脅迫的耐受力更強［29］。兩種果實的種子在不同海拔居群為了保證后代適合度，通過不同程度的休眠及延期萌發(fā)來“逃避”多變的極端環(huán)境，因此，在不同種群的部分種子不萌發(fā)的“風險分攤”策略來提高種子適合度［3］，并在種子萌發(fā)最合適的高溫及降雨量集中的7—9月爆發(fā)式萌發(fā)，黑果枸杞異形果實在不同海拔居群種子萌發(fā)及休眠上表現(xiàn)出的生活史特征及對異質(zhì)環(huán)境適應是一種“兩頭下注”策略。

種子重量是影響種子庫和幼苗生長速度的主要因素［1］，由于居群海拔差異使成熟種子的萌發(fā)行為具有可變性［30］。比如，高寒草甸植物種子萌發(fā)率隨著居群海拔的上高而降低［31］，露蕊烏頭種子反而在低海拔地區(qū)有較高的萌發(fā)率［32］。高海拔（塔縣）居群中兩種果實產(chǎn)生的種子較低的萌發(fā)率能夠提高種子庫和種子休眠程度。此外，居群隨著海拔梯度變化而變化的資源限制和交配方式可能是影響不同海拔居群種子萌發(fā)率的因素之一；在不同海拔居群中二者種子休眠及萌發(fā)率的權(quán)衡關(guān)系可能是影響居群結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。

3.3 異形果實對異質(zhì)生境干旱脅迫的響應

溫度、光照及水分是影響種子萌發(fā)的因素之一，其中，水分在種子打破休眠及萌發(fā)中起到重要作用［33-34］。在干旱荒漠環(huán)境的植物長期適應干旱環(huán)境中演化出了避免種群滅絕的、抗旱的萌發(fā)對策［35-36］，適量PEG或NaCl對種子萌發(fā)起到一定的引發(fā)作用［37-38］。黑果枸杞作為荒漠植物，已有荒漠干旱脅迫適應的能力，在本研究，室內(nèi)PEG 處理不同海拔居群兩種果實的種子在高溫黑暗條件下萌發(fā)率比低溫高，隨著PEG 濃度的升高，萌發(fā)抑制作用增強（圖6）；來源低海拔平原荒漠果實的種子在高濃度PEG 下的萌發(fā)率高于來源高海拔高山荒漠果實的種子；圓球形果實產(chǎn)生種子對PEG的抗旱能力比扁形果實強。該物種在3個降雨量差異明顯的自然居群長期生存過程中形成了不同的抗旱對策，種子萌發(fā)率隨著水勢的下降而降低；較高的干旱脅迫對不同居群不同類型果實種子的萌發(fā)有一定的抑制作用，因此，在3個荒漠環(huán)境中降水量及時間分布不均勻（表1，圖3），該物種異形果實的種子對水分需求上進化出了不同的響應對策［4］；在低海拔居群中6 月下旬果實成熟時，兩種果實的種子在高溫條件下通過快速的萌發(fā)來嘗試幼苗形成，此時的干旱環(huán)境對圓球形果實影響不明顯，而在此種環(huán)境條件下扁形果實種子萌發(fā)率則受到干旱脅迫的抑制；8—9 月雨季來臨時大量的萌發(fā)形成更多的幼苗。高山荒漠環(huán)境中兩種果實成熟的7—8 月出現(xiàn)高溫及較高的降雨量，這種有利的環(huán)境促進兩種果實種子的萌發(fā)率；不同海拔居群兩種果實產(chǎn)生種子的水合作用對休眠的打破和誘導起著一定作用。圓球形果實種子表現(xiàn)出的旱性植物特征比扁形果實的種子更明顯；二者的種子在低海拔降雨量極少的荒漠環(huán)境中表現(xiàn)出旱性植物的特征，而在降雨量充足的高山荒漠環(huán)境中表現(xiàn)出了中性植物的特征；黑果枸杞兩種果實的種子在南疆不同海拔居群中對水分的不同需求是該物種長期適應不同降雨量環(huán)境過程中逐漸演化成的特性。

4 結(jié)論

本文研究了不同海拔梯度對黑果枸杞異形果實種子休眠和萌發(fā)特性的影響，得出以下結(jié)論：

（1）異形果實結(jié)籽率從低海拔平原荒漠（阿圖什）居群到高山荒漠（塔縣）居群逐漸降低，扁形果實的結(jié)籽率比圓球形果實的高；圓球形果實種子十粒重從低海拔居群到高海拔居群逐漸增重，扁形果實則與之相反。

（2）不同溫度黑暗條件下的種子萌發(fā)率比光照條件下的高，圓球形果實產(chǎn)生的種子萌發(fā)率比扁形果實種子萌發(fā)率高，并且兩種類型果實種子萌發(fā)率不同光條件下從低溫到高溫逐漸提高。

（3）赤霉素（GA3）對種子萌發(fā)有一定的促進作用，其中，0.1 mmol·L-1的GA3濃度下高海拔塔縣居群兩種類型果實20～30 ℃高溫條件下的種子萌發(fā)率提高至80%，其他種群則提高到90%；但是高濃度的GA3對種子萌發(fā)有抑制作用。

（4）不同濃度條件下的聚乙二醇（PEG）對不同海拔種群種子萌發(fā)有負面影響，尤其是對高海拔（塔縣）種群最明顯；同時對圓球形果實的影響比扁形果實的低。