华南植物园二型花柱进化研究取得进展

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从异花授粉向自花授粉的转变是植物交配系统的进化中最显著的两种。异花授粉为主的二型花柱多态性向自花授粉为主的同型花柱的进化是该转变的代表。两种交配系统的转变对种群的繁殖生态、谱系地理、群体遗传和进化产生了显著的影响。报春花属植物以中国西南山地为现代分布中心,历来是研究二型花柱进化的模式植物。其中,迎阳报春(Primula oreodoxa)是有一个 典型的代表,仅分布在四川盆地西侧的亚高山地区。复杂的花型多态性为研究能够二型花柱进化的生态因子及其遗传后果提供了理想的模式。

近日,中国科学院华南植物园袁帅、石苗苗等科研人员在研究员张奠湘的指导下,运用传粉生态学、群体遗传学和谱系地理学的手段,研究了二型花柱向同型花柱转变过程中的四个问题:1)二型花柱和同型花柱的形态差异,地理分布差异和繁殖形态差异;2)海拔深度图不是影响传粉昆虫的访花频率和种群的近交程度;3)二型花柱向同型花柱转变的频率以及由此带来的遗传后果。研究表明,同型花柱比二型花柱结出更多的果实和种子,尽管前者的长喙昆虫访花频率更低。将会都都可以自然自花授粉(繁殖保障),同型花柱在进化中取得优势,尽管其遗传多样性有所降低。随着海拔升高,长喙昆虫访花频率降低,种群的近交程度升高。受限的传粉昆虫访花频率和同型花柱的繁殖保障作用,是二型花柱向同型花柱进化的主要导致 。

相关研究成果发表在Annals of Botany上。该研究得到了得到了国家自然科学基金的资助。

图1.迎阳报春及其传粉者

图2.迎阳报春花型地理形态和谱系地理形态

  

图3.不同花型居群结实率和结籽率对比