宁夏枸杞的花粉呈现式样及交配系统研究北大核心CSCD

被子植物的花回馈、雌雄蕊时空分离特征和花粉呈现式样等花部特征及传粉者效率会影响雄性适合度和有性繁殖过程。宁夏枸杞(Lycium barbarum)是中国宁夏、新疆、内蒙等干旱和半干旱地区分布的特有种。该研究对新疆喀什地区宁夏枸杞自然种群的花部综合征、花粉呈现式样、花回馈、传粉者行为与交配方式的关系进行观察及统计分析,以探讨其花粉逐步呈现的适应性及其在提高雌雄繁殖过程中的意义。结果表明:(1)宁夏枸杞的单花寿命为(4.07±0.15) d,而雄性持续时间(0.07±0.01 d)比雌性持续时间短(4±0.01 d);花寿命内雌蕊长度比雄蕊长,属柱头探出式异位类型;花粉呈现式样为不完全逐步呈现。(2)花寿命不同阶段花回馈间存在显著差异。(3)意大利蜜蜂(Apis mellifera)、熊蜂(Bombus sp.)、食蚜蝇(Syrphidae sp.)是宁夏枸杞在自然居群的主要访花者,其中熊蜂和食蚜蝇是主要传粉者,但传粉者效率低,属于高移出低沉积类型。(4)宁夏枸杞的花粉胚珠比(2 448.11±448.32)及授粉实验结果均表现出兼性异交特征;自发自交及人工自花授粉花的座果率及结籽率很低,属于自交不亲和类型;自然传粉花的座果率及结籽率比人工去雄异花低,存在其较高的花粉限制(40.71%)。研究发现,宁夏枸杞花部综合征表现出雌雄异位和花粉不完全逐步呈现式样,这是避免雌雄功能及雄蕊各花药间的干扰、减少花粉同步移出及保障其雄性适合度的有效途径,但自然居群的传粉者种类限制、传粉效率低以及自交不亲性是导致宁夏枸杞花粉限制及降低雌性繁殖成功的主要原因。     

黑果枸杞的花部结构及繁育系统特征

以宁夏、青海野生分布的黑果枸杞硬枝扦插苗为试验材料,对其开花动态与花部形态特征进行观察,并运用TTC法、联苯胺 过氧化氢法、P/O、OCI和套袋试验等方法针对黑果枸杞花部结构及繁育系统进行研究。结果表明：黑果枸杞5～9月开花,单花持续期2～3 d;黑果枸杞花粉活力在花药开裂时处于最强的状态,达到93.02%,15d后,为2.97%;开花当日黑果枸杞柱头都具有可授性,在散粉后0～36 h内,为传粉受精的最佳时间;杂交指数OCI为3或4,P/O（花粉量与胚珠比）为8 750～10 652,结合坐果率判断黑果枸杞不存在无融合生殖现象,部分自交亲和,繁育系统属于异交,需要传粉者。黑果枸杞的繁育系统以异交为主,但其仍保留着一定的自交花部综合特征。     

贯叶连翘的开花动态与繁育系统研究

野外观察贯叶连翘的开花进程和花部形态特征,运用花粉萌发、杂交指数、花粉-胚珠比等方法测定其繁育系统。结果显示:贯叶连翘雌雄异熟,柱头先花药成熟,雌雄蕊无明显异位。单花花期4～5d。仅在开花当日有昆虫传粉,蜜蜂为主要传粉者。花粉在花药开裂1h后活力最大,萌发率达40.10%,花粉在柱头萌发3h后接近子房。根据杂交指数(OCI)推测其繁育系统属于异交,部分自交亲和,有时需要传粉者。花粉-胚珠比(P/O)则表明贯叶连翘的繁育系统为兼性异交。贯叶连翘结实率低,可能与花粉活力,花粉管的生长速度及花粉在柱头的竞争有关。     

新疆党参的花部综合征与次级花粉呈现

次级花粉呈现是植物提高花粉输出和接受的效率与准确性以及促进异交的一种繁殖策略.新疆党参(Codonopsis clematidea)具有典型的次级花粉呈现特性.本文采用野外观测、授粉实验与室内显微观测等方法,对该物种的花部综合征及其次级花粉呈现过程进行了详细观测,并对这些特征的适应意义进行了探讨.结果表明:新疆党参钟状下垂的蓝色花冠及黑黄色蜜腺,不仅避免了雨水冲刷雌雄蕊、稀释花蜜以及风移出花粉等不利影响,还增加了对传粉者的吸引,延长了花粉活力及柱头可授性持续时间.次级花粉呈现属于亚顶端花柱呈现者,呈现机制为沉积机制.该特性限制了单个传粉者带走的花粉量,延长了花粉呈现时间,使更多传粉者参与传粉过程,增加了雄性适合度.其雄性先熟及雌雄蕊空间位置变化,避免了雌雄功能干扰,为传粉者取食花蜜、输出花粉以及柱头接受异源花粉提供了通道和机会.其泛化传粉系统的主要传粉昆虫为林野熊蜂(Bombus silvarum)、草地熊蜂(B.paradoxus)和树长黄胡蜂(Dolichovespula sylvestris),其较长的单花花期(6 d左右),昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,以及较大的泌蜜量、较高的花蜜糖浓度和较长的泌蜜时间等特征,可提高传粉者的访花频率,增加成功传粉的机会和传粉效率.在气候多变的天山山区,该物种特殊的花部综合征和次级花粉呈现机制对提高其传粉效率并促进异交繁殖成功具有重要意义.     

同域分布柽柳属两种植物的传粉生物学研究

以同域分布于新疆南部的早春开花植物短穗柽柳(Tamarix laxa Willd)和紫杆柽柳(T.androssowii Litw)为材料,对它们的开花式样、花部特征、花报酬特点、传粉特性及交配方式进行比较研究。结果表明,2种植物居群和个体水平的花期及单花寿命间存在显著差异;紫杆柽柳的居群花期比短穗柽柳短,而短穗柽柳个体花期和单花寿命比紫杆柽柳长。2种柽柳的花瓣、雌雄蕊长度、花粉胚珠数及花粉/胚珠比值(P/O)间也存在显著差异。二者的花瓣、雌雄蕊均能分泌香味,访花频率与花蜜量均存在正相关。主要传粉者在短穗柽柳上的访花频率和沉积花粉效率高于紫杆柽柳,且存在显著差异。2种植物通过自花和异花授粉均可结实,属于混合交配系统;二者的自交不亲和指数及花粉限制程度间存在显著差异;紫杆柽柳的自交亲和性高于短穗柽柳,而短穗柽柳的花粉限制指数高于紫杆柽柳。因此,2种柽柳的开花式样、花部特征及花报酬的差异,是它们在传粉者受限的早春环境中为吸引更多的访花昆虫、提高雌性繁殖率所形成的繁殖对策。     

草乌传粉过程中的广告效应与回报物质研究

虫媒传粉植物与其传粉者之间的相互作用被认为是被子植物花多样性的一个重要选择压力。这种相互作用体现在植物对传粉者的吸引以及传粉者行为对花粉的转运两个方面。本项研究通过去除不同的花部器官研究了草乌(Aconitum kusnezoffii)对其传粉者的吸引, 并结合传粉者的访问行为和草乌花的生物学特性探讨了传粉过程与交配系统的适应。红光熊蜂(Bombus ignites)是草乌的有效传粉者。去除花萼片显著降低了红光熊蜂的访问频率, 但去除特化成蜜腺叶的花瓣并没有显著改变红光熊蜂的访问频率, 这表明草乌吸引红光熊蜂的主要结构是由5枚萼片组成的花部外观形态, 而非花瓣。花蜜是草乌提供给红光熊蜂的回报物质, 糖浓度为39.23%, 组氨酸浓度为0.25 μg/μL。草乌花较大、单花花期长、雌雄异熟、花粉寿命长, 是一个自交亲和但需传粉者传粉完成繁殖过程的异交物种。草乌花序是无限花序, 当上部的花处于雄性阶段时, 下部的花正好处于雌性阶段。而红光熊蜂在草乌花序上的访问顺序通常自下而上, 带来异交花粉为下部的花进行异花授精, 同时又带走上部花的花粉, 这就很好地促进了草乌的异交。草乌雄蕊自外向内逐渐成熟, 是一种有效的限制传粉者单次访问浪费大量花粉的花粉装配策略, 能提高植物通过花粉散布获得的雄性适合度。     

荒漠孑遗植物裸果木的花部特征及繁育系统

裸果木是亚洲中部荒漠区少有的第三纪孑遗物种,也是构成石质荒漠植被群落的重要建群种之一,由于人为干扰,其自然种群处于不断衰退中。本文通过野外观察和人工授粉实验等方法,对裸果木的花部特征及繁育系统进行研究,对于揭示该物种生活史特征并探讨影响其生殖成功的因素及制定相应的保护和管理策略具有重要意义。结果表明:裸果木为两性花,花小,无花瓣,雄蕊10枚,外轮5枚雄蕊败育,胚珠1枚,开花盛期有少量花蜜并散发浓烈难闻气味,花粉活力和柱头可授性之间存在46 h的重叠期,且不完全雌性先熟,柱头和花药在多数花的单花花期结束时并未接触,因此,裸果木花主要表现为适应异花传粉的雌雄异位特征;花粉/胚珠比(P/O)为1371.67±236.21,异交系数(OCI)为3;不同花粉来源(自然授粉、自花授粉、同株异花和异株异花授粉)的花粉在柱头上均能萌发,但花粉管生长速度存在差异,同株异花授粉和异株异花授粉的花粉管生长速度较快,自花授粉的花粉管生长速度最慢且部分花粉管(43%)在到达子房时停止生长,并未到达胚珠;人工套袋实验的结果表明,裸果木不存在无融合生殖,自然结种子数低,自然授粉花的种子数远远低于人工异株异花授粉花,说明存在由于异花传粉者不足造成的传粉限制。裸果木部分雌性先熟和雌雄异位是两性花为避免雌雄功能重叠,促进异交而采取的一种花部机制,其繁育系统为兼性异交类型且需要传粉者,部分自交不亲和和传粉限制是影响该物种有性生殖成功的主要因素。     

连翘花柱二型的繁育系统特征研究

花柱二型是植物雌雄蕊交互异位的一种花多态现象。该研究以花柱二型植物连翘(Forsythia suspensa)为材料,通过检测其交配系统特征,比较两花型的胚珠产量、花粉质量及活力特性,以探讨花柱二型连翘两花型的功能性别分化及其进化意义。结果表明:连翘自交和型内异交坐果率均极低(<12.12%),主要以型间交配为主。长柱型个体的单花胚珠数量为(26.86±0.37)个,显著高于短柱型花,单花花粉干重为(0.47±0.02)mg,显著低于短柱型的(0.60±0.02)mg;短柱型连翘的花药含水量为(75.97±0.82)%,显著高于长柱型的(73.18±0.61)%。长柱型个体的花粉活力总体高于短柱型,其花粉寿命也更长。研究表明,连翘两花型的雌雄性繁殖投入存在显著分异,长柱型个体更易于接受花粉,通过种子实现其适合度,表现出偏雌的功能性别;短柱型个体更易于通过花粉实现其适合度,表现为偏雄的功能性别。     

雄蕊合生植物半边莲的花部综合征与繁育系统

 为了解花内雄蕊合生结构的繁殖适应意义, 初步研究了雄蕊合生植物半边莲(Lobelia chinensis)的花部综合征、传粉特性和繁育系统。半边莲花大且鲜艳, 花瓣中下部弯折并合生成背部有裂缝的不封闭的花冠筒。5雄蕊的花药紧密合生成花药筒, 花丝中上半部也合生在一起, 只有花丝基部分离插生于花冠筒上。柱头被包裹在花药筒内。半边莲单花寿命可达5 d左右。雄性先熟, 柱头在伸出花药筒之后才具活性。花的主要访问者为蚂蚁、食蚜蝇和苍蝇类等小型昆虫。半边莲单花花粉数约为(5 200±130)粒、胚珠数约为(55±6)颗, 花粉胚珠比为94.54, 应属于兼性自交繁育系统, 但异交指数和其它特征都显示其以异交为主, 部分自交亲和。套袋和人工授粉实验发现, 半边莲不存在无融合生殖与自发自交, 但自交亲和性高。雄蕊合生(尤其是花药的合生)能把花药中的花粉聚拢在一起在传粉者的一次访问中就被同时带出, 与同样具有较低花粉胚珠比的花粉聚联(Pollen aggregation)传粉过程近似。半边莲的雄蕊合生结构(花药合生成筒、花丝上部也合生)可能与一些特定的花部特征, 如花被合生成未完全封闭的筒、雌雄异熟以及低花粉胚珠比等联系在一起, 形成了适应小型传粉者的“花部综合征”     

光果甘草生殖生物学特性的初步研究

对光果甘草的花部特征、花粉活力、柱头可授性和花粉-胚珠比(P/O)进行了初步研究.结果表明:(1)光果甘草雄蕊异型,雌雄蕊异位,有利于避免自花授粉;(2)开花当天花粉活力在上午12:00最高,为91.8%,14:00迅速下降,16:00到达最低,16:00以后逐渐上升;(3)柱头可授性可持续4 d,以开花当天可授性最强;(4)花粉-胚珠比(P/O)为1 751.1±217.002,表明其繁育系统类型为兼性异交.     

舌瓣鼠尾草退化杠杆雄蕊的相关花部特征及传粉机制

杠杆状雄蕊是鼠尾草属(Salvia)物种形成的关键性状, 背部杠杆传粉模式作为该属植物与传粉者精确互作的经典案例被广泛深入研究, 但是在该属物种中还存在许多非典型的杠杆结构和传粉模式。雄蕊结构及其与传粉者互作的多样性, 使得鼠尾草属成为研究植物传粉模式转变的模式材料, 舌瓣鼠尾草(S. liguliloba)即是一种具非典型的退化杠杆状雄蕊结构和传粉特征的代表性物种。该文着重对舌瓣鼠尾草的花器官结构和传粉特征进行研究, 并与具有短药隔杠杆的毛地黄鼠尾草 (S. digitaloides)做比较分析, 以期揭示退化杠杆可能的进化选择压力及其生态学意义。结果表明, 舌瓣鼠尾草具有较短的花冠、更窄的冠筒和较短的雄、雌蕊(p < 0.05)。退化萎缩的雄蕊下臂, 冠筒内的狭小空间限制了唯一的有效传粉昆虫——三条熊蜂(Bombus trifasciatus)推动雄蕊做杠杆状运动, 而是靠近花药直接利用头部完成授粉。相比经典的杠杆状雄蕊结构及其传粉过程, 小型花冠和退化杠杆雄蕊是对专一性和活跃度较高传粉昆虫的适应, 可能具有完全不同的进化途径和繁殖策略。     

光果甘草二体雄蕊的发育及其适应意义

甘草属(Glycyrrhiza)植物具“9 + 1”二体雄蕊, 其中9枚合生雄蕊的上部花丝分离, 分离的花丝在发育过程中存在由早期长、短交错的二组排列方式转变为后期以雄蕊管最长的1枚雄蕊为中心向两边渐次缩短的倒“V”形排列。为了解这种雄蕊发育动态、分化现象及发育成熟后的适应意义, 该文以光果甘草(G. glabra)为实验材料, 比较了雄蕊发育过程中的形态变化、成熟花粉的理化性质及在传粉中的作用。结果显示: 雄蕊发育早期长、短两组雄蕊在花药大小与形状上存在分化, 但后期伴随着花丝的快速生长与花粉的成熟、散出, 花药大小与形状趋于一致; 花粉组织化学成分及授粉成功率无差异, 但成熟花粉的数量和花粉活力存在差异; 去雄处理虽然使访花者在一天内的两个访花高峰期的访花频次降低, 但结实率高于自然对照, 说明以异交为主的花去除雄蕊后, 降低了雌、雄蕊间的功能干扰, 提高了传粉昆虫的授粉率; 发育早期长、短交错排列的二组雄蕊到成熟期时发生的倒“V”形排列的转变, 使不同数量与活性的花粉分布在花内不同空间, 最大化接触访花者, 实现了资源节约, 提高了雄蕊的雄性适合度, 即在有限的空间内用最节约的雄性资源投入、使传粉空间与传粉几率最大化的方式, 来提高雄性功能。     

木槿与野西瓜苗花特征和繁育系统的比较研究

为比较分析柱头裂片运动的野西瓜苗和不运动的木槿在花特征和繁育系统上的差异,对其花性状、花粉/胚珠比和不同授粉处理的座果率进行了测定。结果表明:(1)木槿与野西瓜苗在花冠大小、花瓣长及底宽、花萼长与宽、雄蕊长、最上轮雄蕊高度、雄蕊柱长及其底径、花柱长度和雌雄异位间均存在十分显著的差异(P<0.01),但二者的最下轮雄蕊高度间无显著性差异(P>0.05)。(2)木槿的花粉/胚珠比为874.90±20.79,繁育系统属兼性异交类型;野西瓜苗的花粉/胚珠比为24.72±0.68,繁育系统属专性自交类型。(3)木槿自然套袋的座果率为0%,人工自交为2.04%,人工杂交为35.85%;野西瓜苗自动自交和人工自交的座果率均为100%,人工杂交为95.30%。木槿与野西瓜苗在花性状、花粉/胚珠比及花部行为等方面形成了与其繁育系统(兼性异交vs.专性自交)相适应的花特征。     

黑果枸杞在新疆的适宜分布模拟与局部环境适应性分化

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是重要的药食同源植物, 在干旱荒漠区发挥着防风固沙的重要生态功能, 但目前片段化分布日趋严重。该研究利用黑果枸杞在新疆的87个自然分布点和基准气候(1971-2000年)下的19个气候变量, 利用GIS空间分析和R软件Biomod2建模平台, 模拟分析黑果枸杞在新疆的适宜分布范围、空间分布特征及其关键限制因子; 并结合研究区土地利用/土地覆被现状, 评价其分布潜力; 同时对黑果枸杞的南北疆种群进行分组建模, 分析该植物的生态位分化。研究结果表明: (1)组合模型的真实技巧统计(TSS)均高于0.75、接收工作机特征曲线下的面积(AUC)均高于0.85, 模拟精度相比单个模型有明显提高; 组合模型得到的种下分组建模的模拟准确性较物种水平有显著提升, TSS均高于0.78、AUC均高于0.88; (2)根据组合模型的模拟结果, 黑果枸杞在新疆的适宜生境面积占比为36.72%, 主要分布于准噶尔盆地、天山北坡及塔里木盆地西北缘和西南缘; 其中, 高度适生区面积占比为5.19%, 集中于福海县、塔城地区东部、天山北坡博乐至阜康一线、库尔勒、柯坪县及塔里木盆地西南缘。高度与中度适生区与研究区耕地的重叠率达80.6%和50.8%; (3)南北疆黑果枸杞种群存在显著的生态位分化, 最暖季平均气温、等温性、降水季节性是驱动黑果枸杞局部环境适应性分化的主要因子。     

Low legitimate pollen flow in distylic Turnera hermannioides (Passifloraceae) and its consequences on fruit and seed set

Turnera hermannioides is a ruderal distylic subshrub, native to NE-Brazil. In the Catimbau National Park, situated within the semi-arid Caatinga region, we studied the pollination ecology of this species, emphasizing (1) effective pollinators; (2) characteristics of short- and long-styled flowers; (3) intra- and intermorph pollen flow; and (4) fruit and seed set. Short and long-styled morphs differ in pollen size and ornamentation, stigmatic surface, style and stamen length and nectar production. The flowers are obligate intermorphic outcrossers and depend on animals for pollination. The flowers of T. hermannioides attracted insect visitors of 25 species, among them butterflies, beetles, but mainly bees. Polylectic bees, such as Apis mellifera, stingless bees, and solitary Callonychium brasiliense were the most frequent visitors and the principal pollinators. The frequency of visits, however, was very low (on average 1.9 visits/flower/day), resulting in a low and unbalanced legitimate pollen flow, i.e. a much lower number of pollen grains from short-styled flowers reaching stigmas of long-styles than vice versa, which in turn compromised fruit and seed set. Surprisingly, Protomeliturga catimbaui and P. turnerae, both oligolectic on flowers of the Turneraceae-clade of the Passifloraceae s.l., were very rare flower visitors and did not contribute significantly to the pollination of Turnera hermannioides. We discuss how the low visitation rate and the inefficiency of pollinators (i.e. inefficiency in promoting legitimate pollination) compromise pollen flow and, consequently, fruit and seed set in this species.     

楸树不同单株花性状变异分析

楸树是我国中部地区重要的珍贵阔叶用材和著名的园林观赏树种,已有2 600多年的栽培历史。研究其花性状多样性与变异性旨在揭示花表型性状在楸树种内存在的巨大变异,为新花色育种和优良观花新品种的选育及新品种的鉴定和保护提供理论依据。以1985~1990年收集的优良单株和杂种F1共27株为材料,测定了花性状中的2个质量性状和7个数量性状,并采用方差分析、聚类分析等方法进行统计分析。①27株的开花物候期差异可达5 d,花大小、花序长短和单株花量均有较大差异,并且由于叶柄长度和花枝长度的差异导致不同单株表现出显花和隐花特征。②楸树为二强雄蕊,分为雄性可育和败育,调查的27株中有12株为雄性可育,且花粉量差异较大。③花冠檐部5裂,上唇3瓣,下唇2瓣,上唇瓣长度大于下唇瓣。27株的花枝长度、花序长度、单花枝花数、花上唇瓣长度、花下唇瓣长度和花冠直径均存在极显著差异,单株间的变幅分别为10.7~16.4 cm、5.6~9.6cm、2~13朵、3.8~5.2 cm、3.0~4.3 cm、3.9~5.4 cm,表型变异系数分别为12.8%、12.5%、36.7%、7.5%、9.1%和9.2%。④16株间花色L^*值(亮度值)、a^*值(红绿值)、b^*值(黄蓝值)、C^*值(彩度)和h值(色相)均存在极显著差异,a^*值、b^*值以及彩度C^*值的表型变异系数分别为35.1%、52.5%和29.8%;以L^*、a^*和b^*值度量花色,通过聚类分析将16株聚为3类,红色系、粉红色系和白色系。楸树27株的花枝长度、花序长度、花大小差异极显著,16株的花色也具有明显的差别,依据L^*、a^*和b^*值进行聚类分析,当欧氏距离为15时可将16株聚为3类:红色系、粉红色系和白色系。     

青藏高原高寒草甸植物花寿命与花吸引特征的关系及其对雌性繁殖成功的影响

花寿命指花保持开放且具有功能的时间长度, 是开花植物繁殖成功的一个重要功能性状。可塑性延长花寿命是植物在不利的传粉环境中保障繁殖的一种策略, 但延长花寿命也会增加繁殖成本。花寿命的可塑性变异不仅受传粉环境的影响, 而且还受资源分配权衡的影响。花寿命的理论模型指出, 植物的花寿命与花吸引特征之间存在资源分配权衡。为了研究在花粉限制环境中, 植物花寿命与花吸引特征之间的资源权衡及其对雌性适合度的相对重要性。该研究以青藏高原高寒草甸不同海拔(2 900和3 600 m)的11种开花植物为研究对象, 分析了不同植物群落中, 物种水平上: (1)花寿命与花吸引特征(花大小以及开花数目)之间的相关关系; (2)花寿命与花吸引特征对植物雌性适合度的相对贡献。结果表明, 无论是低海拔还是高海拔植物群落, 植物的花寿命与开花数目之间均存在权衡关系, 且长的花寿命增加了植物的雌性适合度。但在高海拔环境中, 植物的雌性适合度只与花寿命有关。这说明相对于低海拔植物, 花寿命对高海拔植物的雌性繁殖成功更为重要。     

细枝柃性别表达特性及资源分配

已有的资料将柃木属(Eurya)描述为严格的雌雄异株植物, 性别变异现象极为少见。目前仅在柃木(E. japonica)和钝叶柃(E. obtusifolia)等少数种类中报道过两性花的存在。近几年笔者发现细枝柃(E. loquaiana)存在性别变异现象, 性别变异株上具有不同性别类型的花。该文从单花和植株水平分析了细枝柃的性别表达特性, 并对不同类型花的花部构件生物量分配进行比较分析。结果表明, 细枝柃具有6种类型的花, 从单花水平上看, 细枝柃性别有雌性、雄性及两性3种类型; 细枝柃性别在植株水平上体现较为复杂, 有雌株, 雄株, 雌花和两性花同株, 雄花和两性花同株, 雌雄异花同株及雌花、雄花、两性花同株6种类型; 在细枝柃花部构件生物量分配中, 雄花(包括雄株花和变异株雄花)花部构件生物量分配中雄蕊生物量的分配低于雌花(包括雌株花和变异株雌花)中雌蕊生物量的分配; 两性花中, 雄蕊生物量分配低于雌蕊, 这是其优化资源分配的手段, 进而获取最大适合度收益。     

湿地植物大花百合种群的性系统特征

开花植物性系统特征是植物在长期适应进化过程中逐渐形成的繁殖策略, 它在一定程度上影响了物种的种群结构及其在生境中的分布格局, 因此性系统特征一直是植物进化与生态学领域的研究热点。本研究于2012年和2020年在吉林省金川泥炭沼泽湿地, 通过样地调查取样的方法, 研究了湿地植物大花百合(Lilium concolor var. megalanthum)的性系统特征以及不同性别表型植株的比例、密度及空间分布格局, 并探究了大花百合植株个体大小和其性别表达的联系, 比较了不同性别表型的花粉实际可育性和来源不同的花粉授粉处理结实后的种子活力。结果显示, 个体水平上, 大花百合具有雄花植株、两性花植株和雄花两性花同株(即雄全同株) 3种性表型; 种群水平上, 具有雄花的个体充当父本, 通过花粉向下一代传递基因, 而具有两性花的个体主要充当母本, 通过胚珠实现基因的传递。2020年大花百合雄花植株占种群内开花植株的39.14%, 相比2012年雄花植株比例增加了22.80%; 大花百合种群分布密度为0.06株/m², 较2012年下降了0.09株/m²。从2012年到2020年, 总体表现为种群密度降低, 雄花植株相对比例增加的趋势。两性花植株和雄花植株在小尺度范围主要呈聚集分布, 随着尺度增大, 趋于随机分布。雄花植株显著小于两性花植株, 但鳞茎资源分配显著高于两性花植株。大花百合植株的性表达遵循大小依赖的性分配假说: 个体较小的植株表达为雄花植株, 而个体较大的植株则为两性花植株或雄全同株。在不同授粉处理下的结籽率和种子萌发结果表明, 大花百合自花授粉结籽率和坐果率显著低于异花授粉, 雄花植株和两性花植株花粉可育性以及对两性花植株授粉后所获得种子活力无显著差异。大花百合雄花植株的出现可能是对有限环境资源条件适应的结果, 反映了湿地条件下该植物在生长和繁殖资源之间的权衡策略, 在长期的湿地演变过程中, 这种性系统特征的出现具有一定的适应性意义。     

风筝果镜像花的雌雄异位变化及传粉生态型的形成

亚洲特有植物风筝果(Hiptage benghalensis)镜像花(mirror-image flowers)的雌雄异位变化极大, 柱头与可育花药的空间距离在海南岛与云南西双版纳种群仅有2-4 mm, 而在贵州及云南东南部种群可达10-12 mm。为验证 “镜像花雌雄异位的变化是各个地理种群受到传粉昆虫体型大小选择的结果”假说, 本文开展了传粉生态学与分子生物学研究, 探讨风筝果不同地理种群的雌雄异位变化是否与当地传粉者体型相关, 是否有着遗传基础, 以及是否形成了“传粉生态型”(pollination ecotype)。结果表明, 雌雄异位程度大的贵州种群和云南东南部种群, 其传粉者也是体型较大的木蜂(Xylocopa nasalis)和熊蜂一种(Bombus sp.); 雌雄异位程度小的海南岛种群和云南西双版纳种群的传粉者则是体型较小的大蜜蜂(Apis dorsata)、西方蜜蜂(A. mellifera)。除了雌雄异位的明显分化(F = 53.69, P < 0.01)之外, 花柱长度也在这两类种群之间差异显著(F = 12.5, P < 0.05), 与传粉昆虫身体长度密切相关。通过叶绿体ycf1b、rbcL和细胞核ITS 3个DNA片段的序列分析, 由大型蜂传粉的雌雄异位程度较大的3个种群(贵州和云南东南部种群)遗传关系极近, 与小型蜂传粉种群(雌雄异位较小的海南岛种群和云南西双版纳种群)存在明显的遗传分化。这些结果显示, 风筝果不同地理种群的镜像花雌雄异位程度的变化可能是适应局域不同体型大小的传粉昆虫的选择结果, 而且种群间出现了基因流的隔断, 可能与大型蜂、小型蜂传粉的两种生态型有关。镜像花通过雌雄异位的变化适应不同地域的传粉者而形成传粉生态型, 这种传粉生态型及其传粉隔离机制可能是风筝果属物种形成与维持的一个重要原因。