两种不同保护模式下坡垒种群发育特征

自20世纪60年代以来,坡垒种群的保护与恢复一直是海南地方林业工作者关注的内容,采用的保护与恢复方式主要有原地保护和迁地保护,历经50多年,该种群在原生境发育状况一直得不到有效的改善,一直被列为国家Ⅰ级保护植物,IUCN的极危种群,2012年又列入国家种极小种群(全国120种)。因此,该种群的有效保护方式一直在探索中。通过野外调查和数据统计分析,比较研究了海南霸王岭自然保护区野生坡垒种群与枫木林场迁地保护后形成的坡垒种群的发育状况。结果表明,迁地保护与原地保护的种群均属于增长型,幼龄个体占优势,中龄和老龄个体相对较少,迁地保护的种群存活曲线趋于Deevey-Ⅰ型,原地保护的种群存活曲线趋于Deevey-Ⅲ型;时间序列预测分析表明,枫木迁地保护种群具备一定的恢复潜能,霸王岭种群正常更新难以维持,种群面临衰退。据生命表分析其主要原因是种群第Ⅰ龄级幼苗死亡率高达99.5%,生境对第Ⅰ龄级个体的环境筛选作用强,幼苗阶段数量仅0.53%能过渡到幼树阶段,迁地保护形成的小种群第Ⅰ龄级幼苗死亡率为90.3%,但幼苗阶段数量的8.85%能过渡到幼树阶段,具有充足的幼树个体数量,能够维持坡垒种群的稳定性,枫木林场地区更适宜坡垒的生存。因此,在原地保护的自然保护区内模拟迁地保护的环境特点,创造出适合的海南坡垒种群发育的环境条件,或许能缓解野生坡垒濒危状态。     

中国极小种群野生植物保护理论与实践研究进展

极小种群野生植物大都分布范围狭窄、个体数量稀少且自然更新困难, 面临随时灭绝的风险, 迫切需要拯救性保护。极小种群野生植物这一概念自提出以来受到了保护生物学领域的广泛关注, 已成为当前中国生物多样性保护的一个热点方向。我国于2010年正式启动实施极小种群野生植物拯救保护工程, 并开展了大量的保护研究和实践。以“extremely small population*”和“plant”为检索词在Web of Science进行了主题检索, 以“极小种群”和“植物”为检索词在中国知网进行了主题检索, 对获取的的学术期刊论文、学位论文和会议论文进行了梳理。本文从极小种群野生植物种群、群落及生境调查与监测、适应性、遗传多样性、繁殖生物学、濒危机制、动态模型6个方面对近年来极小种群野生植物的理论研究工作进行了较为系统的综述。在此基础上, 从就地保护、迁地保护与种质资源保存、野外回归、人工繁育、标准化体系5个方面回顾了极小种群野生植物保护实践及取得的进展。基于极小种群野生植物保护理论与实践研究现状, 我们建议在极小种群野生植物未来保护工作中不断调整和完善保护名录, 加强种群结构的观测和预测、小种群形成和恢复机制的针对性研究以及特定物种的长期系统性研究, 同时促进这一概念在国际上的推广。希望本文能为国家生物多样性保护和生态文明建设提供参考。     

典型极小种群野生植物保护与恢复技术研究

极小种群野生植物是急需优先抢救的国家重点保护濒危植物。目前,有关极小种群野生植物濒危原因及相应解濒技术的研究还非常缺乏,已有的植物种群生态学和保护生物学理论对极小种群植物并不完全适用,迫切需要研发有针对性的科学理论和保育技术。介绍了国家重点研发计划项目"典型极小种群野生植物保护与恢复技术研究(2016YFC0503100)"的研究意义、内容、目标及展望。项目拟针对典型极小种群野生植物开展保护与恢复技术的研究,拟构建极小种群野生植物的种群生态学和保护生物学理论体系,研发极小种群野生植物保护和更新复壮的技术体系,并建立相应的应用技术标准和示范基地,为极小种群野生植物的保护与可持续利用奠定坚实的理论基础和技术支撑。     

通过遗传多样性探讨极小种群野生植物的致濒机理及保护策略: 以裸子植物为例

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分, 然而由于资源的过度开发利用和生境的破碎化影响了物种的遗传多样性, 甚至威胁到物种的生存适应性和生物多样性。极小种群野生植物是亟待保护的国家重点保护濒危植物,遗传多样性研究对揭示极小种群致濒机理及保护策略具有重要意义。生境破碎化会造成物种遗传多样性降低、种群间分化增加、基因流减少等, 使种群濒危。但在某些物种中, 繁殖特征、进化历史等生物和生态因素的不同也可能造成近期生境破碎化后遗传效应的延迟。裸子植物进化历史悠久, 包含许多孑遗物种, 由于生活史周期长, 遭受生境破碎化后可能短期内显示不出遗传效应的改变, 但长期很难恢复。本文以裸子植物为例综述了濒危植物的遗传多样性研究的案例, 探讨了濒危裸子植物应对环境恶化的维持机制、致濒因素和保护方案, 旨在说明通过遗传多样性研究充分认识极小种群致濒机理对高效保护极小种群野生植物的重要性。     

极小种群野生植物保护研究进展与未来工作的思考

生物多样性保护是全球的热点问题之一。极小种群野生植物(plant species with extremely small populations,PSESP)是为了“抢救性保护”我国濒临高度灭绝风险的野生植物、指导我国生物多样性保护、服务于国家生态文明建设而提出来的保护生物学领域的新概念,该概念的提出引起了国际保护生物学领域的广泛关注。国家在“十三五”期间启动实施了极小种群野生植物拯救保护工程,并在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,明确把极小种群野生植物专项拯救纳入重要生态系统保护和修复工程。极小种群野生植物的拯救保护是一项科学性强、技术性和专业性要求高、周期长的系统工程,“抢救性保护”与“系统研究”并重是科学拯救保护极小种群野生植物的途径。开展极小种群野生植物保护的系统研究,是指导或支撑其有效保护的重要工作。该文重点从极小种群野生植物的调查与评估、生态生物学特性、繁殖技术、遗传多样性方面对近年来极小种群野生植物保护的研究工作进行系统综述,以期为极小种群野生植物的拯救保护奠定新的理论基础。该文还基于极小种群野生植物保护研究现状及其未来拯救保护工作需求,对我国极小种群野生植物未来的保护研究重点提出了三个方面的思考。该文可为极小种群野生植物保护的系统研究提供参考。     

中国纳入一级保护的极小种群野生植物濒危机制

为科学有效地保护极小种群野生植物, 明确其濒危机制具有重要意义。本文通过分析中国28种极小种群一级保护野生植物的种群特征及其濒危的内在原因和受威胁因素等, 总结了极小种群野生植物的濒危机制。极小种群野生植物的种群特征表现为遗传多样性低(13种)、衰退型种群结构(11种)、聚集型分布(11种)且分布区域狭窄(20种)。极小种群野生植物濒危的内在原因主要是繁殖力低(21种)和竞争能力弱(16种)。受威胁因素主要包括过度采挖等人类活动导致的种群数量减少(15种)和生境破坏(25种)以及气候变化等。因此, 除了保护极小种群野生植物免遭人类活动破坏, 保护策略应加强关注种群规模的维持和遗传多样性的保护。     

古尔班通古特沙漠土壤因素对退化梭梭更新局限的影响

古尔班通古特沙漠梭梭退化主要发生在平原和小沙丘(高度5m)区域,而与其邻近的大沙丘(高度10m)生境中梭梭却长势良好。本文对比分析了退化区和正常生长区小尺度范围梭梭种群年龄结构、不同盐分梯度下梭梭种子及其萌发特征、土壤理化性质及其对梭梭种群更新的影响。结果表明:退化区梭梭幼株缺乏,自然更新明显受阻。平原、小沙丘和大沙丘3种生境中梭梭种子的带果翅百粒重、无果翅百粒重和果翅直径差异显著,无盐胁迫条件下梭梭种子萌发率差异不显著,而在有盐胁迫条件下差异显著,且萌发率都随盐分浓度的增加而降低,说明退化区梭梭林更新不良与种子特征关系不大,与土壤盐分关系密切。3种生境土壤理化性质差异显著,平原和小沙丘土壤电导率明显高于大沙丘。梭梭活株密度与各土层土壤电导率、土壤含水量呈极显著负相关,梭梭幼株数(株高40cm)与土壤表层(0～30cm)电导率极显著负相关。综上所述,退化区高的土壤盐分导致梭梭植株密度严重降低、抑制种子萌发和限制梭梭幼苗存活,进而使得梭梭林自然更新不良。     

长白山阔叶红松林乔木幼苗组成及多度格局的影响因素

以长白山原始阔叶红松林样地为平台,以样方中胸径小于1 cm的乔木幼苗为研究对象,基于2018年两次的幼苗调查数据,利用广义线性混合模型分析影响群落乔木幼苗多度的生物邻体和生境因素。结果表明:该样地所有幼苗样方共调查到10064株乔木幼苗,累计17个物种,分属9科9属,水曲柳幼苗多度极高,在乔木树种幼苗中占优势地位;在群落水平,幼苗多度与异种大树效应、草本密度和林冠开阔度呈显著正相关,与草本盖度和土壤含水量呈显著负相关;在物种水平,水曲柳和紫椴幼苗多度的影响因素与群落水平筛选后的结果一致,红松幼苗多度与异种大树效应呈正相关,与同种大树效应及林冠开阔度呈负相关。该研究证实了生物邻体和生境因素共同影响幼苗多度格局,并且生物邻体和生境因素的相对重要性随幼苗物种种类不同而变化。     

极小种群野生植物的近地保护

低于最小存活种群（Minimum Viable Population,简称：MVP）界线而濒临灭绝的极小种群野生植物是需要最优先保护的物种。“近地保护”是云南省林业厅在近年提出的对极小种群野生植物进行保护的一种新方法,它已成为国家林业局的野生植物六大拯救措施之一。根据近年来云南省对极小种群野生植物近地保护的实践和所取得的成果,以及经笔者对若干种国家重点保护植物在迁地保护与就地保护条件下的生长与适应性的比较研究,认为对包括极小种群在内的受严重威胁植物的近地保护的有效性远高于对它们的迁地保护。因而,笔者建议,应该尽快建立和完善野生植物近地保护体系,进一步加强极小种群野生植物高风险灭绝机制的研究,才能有的放矢地选择恰当的保护方法和科学的措施,以及在近地保护的实践中还必须遵循气候相似、生境相似和群落相似的生态学原则,以减少投入和提高其保护的有效性。     

中国极小种群野生植物的保护现状评估

广阔的地域和多样的地形造就了中国丰富的生物多样性, 同时长时间的人类活动也导致我国有不少物种的生存受到威胁, 特别是一些极度濒危、随时有灭绝危险、生境要求独特、生态幅狭窄或基因易流失的物种需要重点保护。近期国家出台了《全国野生动植物及自然保护区建设工程总体规划》, 其中包含了首批重点保护的极小种群植物名单。本研究中, 我们整理了120种极小种群野生植物的高精度分布图, 探讨其分布格局并通过国家级和省级保护区网络评估其保护现状。研究发现, 中国极小种群野生植物丰富度最高的地方是云南东南部、广西西南部和海南岛西南部。国家级自然保护区对中国极小种群野生植物分布区的平均覆盖率为21.5%, 省级自然保护区的平均覆盖率为10.9%。有35种极小种群野生植物(占总数的29%)未受国家级自然保护区覆盖, 有17种(14%)未受任何国家级或省级自然保护区覆盖。我们建议在云南和海南省针对极小种群建立自然保护区。     

3种海桑属濒危红树植物的种群结构与动态特征

以3种海桑属（Sonneratia）濒危红树植物——海南海桑（Sonneratia × hainanensis）、拟海桑（S. × gulngai）、卵叶海桑（S. ovata）为研究对象,通过编制静态生命表,绘制存活曲线、死亡率和消亡率等曲线分析其种群结构,并用生存分析与时间序列对其未来的数量动态进行预测,以阐述其种群结构特征和动态变化规律,为海桑属濒危植物种群的保护和恢复提供基础资料和科学依据。结果显示：（1）卵叶海桑种群结构为增长型;而由于缺乏幼龄个体,海南海桑和拟海桑均为衰退型。（2）三者的种群存活曲线都表现为Deevey-Ⅱ型,各种群的死亡率和消失率曲线的变化趋势一致,并随着龄级的增加呈波状上升趋势,其中海南海桑和拟海桑均在老龄阶段遇到了障碍,而卵叶海桑幼龄个体的发展遇到了瓶颈。（3）海南海桑和拟海桑种群自我更新能力较差,未来种群数量将逐渐衰退。卵叶海桑种群具有良好的恢复潜力,未来种群数量将逐步增加,但由于其种群个体数随龄级增加呈衰减趋势,若继续保持这种态势,将有可能导致龄级断层现象。（4）人类的养殖活动导致原有生境破碎化,产生了一系列不适宜种子萌发与幼苗生长的环境因子（光照、盐度、潮汐等）,这在很大程度上抑制了海桑属濒危植物种群的自然更新。建议在加大天然种群就地保护力度的基础上,优化迁地保护策略和科学实施野外回归,并积极开展人工辅助育种工作,突破育种难题,以保证其种群的正常更新。     

海南苏铁种群结构与森林群落郁闭度的关系

海南苏铁(Cycas hainanensis)是古老的苏铁属植物, 为国家Ⅰ级重点保护植物, 也是IUCN红色名录的濒危物种。为研究海南苏铁在海南昌江保梅岭省级自然保护区的种群结构与森林郁闭度的关系, 本文通过样方法对海南苏铁种群及其所在群落进行调查, 分析了其群落结构和物种多样性, 以及其种群密度、年龄结构、存活曲线、空间分布格局与森林郁闭度的关系。结果表明: 海南苏铁所在群落垂直结构分为乔木上下2层、灌木层和草本层。海南苏铁所在群落物种多样性指数偏高, 群落内物种组成丰富; 各样方内海南苏铁数量分布不均, 经常群生于海拔500 m左右的林下、林缘间。海南苏铁种群结构属于增长型, 种群更新力强, 种群存活曲线趋近于Deevey-II型, 死亡率随着龄级增加而增加, 说明海南苏铁种群处于相对稳定的状态, 随着种群个体的生长发育, 其生存力逐渐下降; 海南苏铁种群空间分布格局呈聚集型, 聚集程度指标随着林分郁闭度变大而增加。曲线估计结果显示, 海南苏铁幼苗幼树在透光率36.11%-58.33%显著增加。综上所述, 昌江保梅岭地区的海南苏铁种群处于较为稳定的增长状态, 喜生长于海拔500 m左右、郁闭度为35%-60%的森林环境中。     

一个种还是多个种? 简化基因组及其形态学证据揭示中国白桫椤植物的物种多样性分化

物种是生物多样性的基本单元, 生殖隔离被认为是物种形成的关键; 然而物种并不是静止的而是处于不断的分化演变之中, 已经稳定成型但尚未到达分化后期的物种可能存在不完全的生殖隔离。对于物种的认识不能单从某一侧面或局部特征来界定, 而应通过“整合物种概念”来确定物种地位。Flora of China记载了中国产白桫椤属(Sphaeropteris) 2种, 即白桫椤(S. brunoniana)和笔筒树(S. lepifera), 并认为原产中国海南的海南白桫椤(S. hainanensis)和白桫椤为同一物种而将其并入白桫椤; 但海南白桫椤在形态上已出现了分化。为探讨白桫椤及其近缘物种的亲缘关系和物种多样性分化的情况, 本文采集到9个居群共21个样本, 通过GBS简化基因组测序技术获得单核苷酸变异位点(SNP), 进行系统发育树的构建和主成分及遗传结构的分析, 并结合叶片数量性状的统计分析和孢子形态的观察测量。结果表明, 海南白桫椤不仅与云南产白桫椤的基因型不同, 且在叶片特征和孢子纹饰上有明显差异; 但两个居群的生殖隔离较弱, 在广西沿海地区形成杂交产物, 其叶片特征为亲本的中间类型。因此, 我们认为海南白桫椤是由于地理隔离而形成的一个处在分化路上的物种, 建议恢复其物种地位; 广西产白桫椤为自然杂交群体, 应另处理为独立的自然杂交分类群——广西白桫椤(S. brunoniana × hainanensis)。     

海南凤仙花不同海拔种群的传粉生物学

凤仙花属(Impatiens)植物具有极为广泛的多样性和类型各异的特化传粉者, 被誉为“双子叶的兰花”, 受到众多传粉生物学家的关注。本文以海南特有种海南凤仙花(Impatiens hainanensis)为研究对象, 对3个不同海拔梯度的种群进行了开花生物学特性和开花物候、花器官结构、花粉活力和柱头活性、传粉者种类和访花行为及繁育系统的比较研究。结果表明: 单花花期4.10 ± 0.46 d, 雄性期和雌性期分别约为3.15 ± 0.24 d和0.95 ± 0.36 d; 种群开花峰期在8月初, 高海拔种群的花期高峰相对滞后。低、中海拔种群花粉活力呈现先升高后下降的趋势, 以开花第2 d花粉活力最高; 高海拔种群花粉活力随开花时间推移逐渐下降; 柱头活性随开花时间的推移而增强, 高海拔种群开花各天次均较低、中海拔种群低。主要传粉昆虫为黄黑无垫蜂(Amegilla leptocoma)和绿条无垫蜂(A. zonata), 低、中海拔种群以黄黑无垫蜂为主, 高海拔种群以绿条无垫蜂为主。未观察到自动自花授粉和无融合生殖现象, 人工授粉能明显增加坐果率(75-90%), 自然坐果率在高海拔种群相对较低(40-60%), 说明存在较强的传粉者限制。海南凤仙花的保护需要同时关注其有效传粉者的保护, 促进有效传粉昆虫在不同海拔种群之间的往来, 保证种群间的花粉流与种子流, 维持海南凤仙花的种群遗传多样性与有效种群大小。     

Comparative phylogenetic analyses of Chinese Horsfieldia (Myristicaceae) using complete chloroplast genome sequences

The biologist's ruler for biodiversity is the species; accurate species identification is fundamental to the conservation of endangered species and in-depth biological scientific exploration. However, the delimitation and affinities of Horsfieldia in China has been controversial, owing in part to very low levels of molecular divergence within the family Myristicaceae. Because species boundaries and phylogenetic relationships within Horsfieldia are also unclear, 13 samples were collected across its distribution in China and their genomes were subjected to shotgun sequencing using Illumina platforms. A total of 40 487 994–84 801 416 pair-end clean reads were obtained and, after assembly, the complete chloroplast genome was recovered for all samples. Annotation analysis revealed a total of 112 genes, including 78 protein-coding genes, 30 transfer RNA, and 4 ribosomal RNA genes. Six variable loci (petN-psbM, trnH-psbA, ndhC-trnV, psbJ-psbL, ndhF, and rrn5-rrn23) were identified. Phylogenetic analyses strongly support the presence of four distinct species of Horsfieldia in China. In addition, samples that had been identified previously as Horsfieldia kingii (Hook. f.) Warb. were indistinguishable from those of H. prainii (King) Warb., suggesting that if H. kingii does occur in China, it was not collected in this study. Similarly, the chloroplast genome of one H. hainanensis Merr. sample from Guangxi province was identical to H. tetratepala C. Y. Wu, suggesting that the distribution range of H. hainanensis might be narrower than assumed previously. The phylogenetic relationships between the Chinese Horsfieldia species based on the whole chloroplast genomes was supported strongly, indicating the potential for using entire chloroplast genomes as super-barcodes for further resolution of the phylogeny of the genus Horsfieldia.     

基于COI和ND5序列的中国南部唇鱼骨和间鱼骨群体遗传结构

唇鱼骨和间鱼骨均为分布较广的初级淡水鱼类,是理想的亲缘地理研究材料;且两者形态特征较为相似,不易鉴别,故两者的分布记述和物种有效性存在争议.为了解我国南部唇鱼骨和间鱼骨的群体遗传结构并探讨两者的物种有效性,本研究对8条水系的唇鱼骨和9条水系的间鱼骨共130尾个体的COI和ND5基因序列片段进行了测定,并对这两个基因的组合序列(2151 bp)进行了分析.结果表明: 在130尾个体的COI和ND5基因组合序列中,共有196个核苷酸变异位点,共检测出50个单倍型,单倍型多样性为0.964,核苷酸多样性为0.019,遗传多样性较高.基于COI和ND5基因组合序列构建的 NJ 树显示,所有种群可分为两支,支系Ⅰ包含了韩江和九龙江的全部单倍型以及瓯江的部分单倍型,余下的单倍型组成了支系Ⅱ.两支系间的遗传距离为0.036,而唇鱼骨与间鱼骨之间的遗传距离为0.027.单倍型网络图表明,韩江、九龙江种群和其他水系种群分化较大;漠阳江种群由海南岛种群扩散而来;海南岛各种群及漠阳江种群的单倍型分支与珠江水系单倍型的分支之间的亲缘关系较近,与长江水系单倍型分支之间的亲缘关系则较远;湘江、桂江和柳江之间的亲缘关系较近.AMOVA分析结果显示,地理区之间的变异约占71.2%,地理区内种群间变异约占16.6%,种群内的变异占12.2%,表明其遗传分化主要来自地理区之间.错配分析及中性检验结果显示,全部种群、唇鱼骨种群、间鱼骨种群、支系Ⅰ和支系Ⅱ在历史上均没有发生过明显的扩张.     

基于COI和ND5序列的中国南部唇鱼骨和间鱼骨群体遗传结构

唇鱼骨和间鱼骨均为分布较广的初级淡水鱼类,是理想的亲缘地理研究材料;且两者形态特征较为相似,不易鉴别,故两者的分布记述和物种有效性存在争议.为了解我国南部唇鱼骨和间鱼骨的群体遗传结构并探讨两者的物种有效性,本研究对8条水系的唇鱼骨和9条水系的间鱼骨共130尾个体的COI和ND5基因序列片段进行了测定,并对这两个基因的组合序列(2151 bp)进行了分析.结果表明: 在130尾个体的COI和ND5基因组合序列中,共有196个核苷酸变异位点,共检测出50个单倍型,单倍型多样性为0.964,核苷酸多样性为0.019,遗传多样性较高.基于COI和ND5基因组合序列构建的 NJ 树显示,所有种群可分为两支,支系Ⅰ包含了韩江和九龙江的全部单倍型以及瓯江的部分单倍型,余下的单倍型组成了支系Ⅱ.两支系间的遗传距离为0.036,而唇鱼骨与间鱼骨之间的遗传距离为0.027.单倍型网络图表明,韩江、九龙江种群和其他水系种群分化较大;漠阳江种群由海南岛种群扩散而来;海南岛各种群及漠阳江种群的单倍型分支与珠江水系单倍型的分支之间的亲缘关系较近,与长江水系单倍型分支之间的亲缘关系则较远;湘江、桂江和柳江之间的亲缘关系较近.AMOVA分析结果显示,地理区之间的变异约占71.2%,地理区内种群间变异约占16.6%,种群内的变异占12.2%,表明其遗传分化主要来自地理区之间.错配分析及中性检验结果显示,全部种群、唇鱼骨种群、间鱼骨种群、支系Ⅰ和支系Ⅱ在历史上均没有发生过明显的扩张.     

Suppression of Meloidogyne hapla populations by Hirsutella minnesotensis

The effects of the endoparasitic fungus Hirsutella minnesotensis on populations of Meloidogyne hapla from Michigan (MI), Rhode Island (RI), Connecticut (CT), Lyndonville, New York (NYL), Geneva, New York (NYG), and Wisconsin (WI) were studied in the greenhouse. Twenty-day-old tomato (cv. Rutgers) seedlings were inoculated with either 0 or 600 eggs of each nematode population mixed with either 0, 0.02, or 0.1 g of fresh H. minnesotensis mycelium 0.1 L^-1 of soil in pots containing 0.5 L of soil, and maintained at 25±2°C for 2 months. No effect of the fungal treatments and nematode treatments on tomato plant heights and shoot dry weights was observed. While all M. hapla populations were suppressed by H. minnesotensis, the degree to which each population was affected varied slightly. Across fungal treatments and nematode populations, the fungus reduced total number of nematodes in roots by 61-98%, with the highest for NYG and RI, intermediate for NYL and CT, and lowest for MI and WI populations. The study demonstrated that H. minnesotensis may be used as a potential suppressor of M. hapla in vegetable production systems in the Great Lakes Region.     

Correlation of self- and interspecific incompatibility among sympatric Hedyotis species (Rubiaceae) and consequences for hybridization

Breakdown of self-incompatibility increases opportunities for both self-fertilization and interspecific hybridization, although the latter is dependent on the extent of competition between heterospecific and conspecific pollen. We investigate the mating system and pollination biology of five phylogenetically closely related species within a distylous species complex in Hedyotis L. (Rubiaceae) in southern China. The complex comprises Hedyotis acutangula Champ. ex Benth., Hedyotis shiuyingiae T.Chen, Hedyotis vachellii (Hook. & Arn.) Kuntze, and two putative hybrid species, Hedyotis bodinieri (H.Lév.) Chun and Hedyotis loganioides Benth., hypothesized to result from interbreeding between these species. We test the hypothesis that the breakdown of self- and interspecific incompatibilities in sympatric Hedyotis species might allow interspecific hybridization in natural populations. We assessed the extent of self- and interspecific incompatibility in sympatric populations, including investigations of spontaneous and artificial self-pollination, geitonogamy, inter- and intramorph xenogamy. Artificial interspecific crosses were undertaken between H. acutangula, H. shiuyingiae, and H. bodinieri, between H. acutangula and H. vachellii, and between H. acutangula and H. loganioides. Hedyotis acutangula is demonstrated to be self- and interspecific compatible, whereas H. vachellii, H. bodinieri, and H. loganioides are self-compatible and interspecific incompatible; H. shiuyingiae, in contrast, is strictly self- and interspecific incompatible. Comparisons of pollen tube growth rates in hybridizing species-pairs revealed that heterospecific pollen of H. shiuyingiae, H. vachellii, and H. bodinieri can compete with conspecific self-pollen of H. acutangula. Our study therefore indicates that the breakdown of self-incompatibility directly and indirectly facilitates interspecific hybridization and provides a platform for better understanding evolutionary directionality in Hedyotis.     

Sexual reproductive biology of the endangered Japanese red maple (<Emphasis Type="Italic">Acer pycnanthum</Emphasis>)

Japanese red maple, Acer pycnanthum, is an endangered wetland species having dioecious sex expression. Prior studies conclude that land development has caused severe loss of habitat, and seedling regeneration is rare. However, information is lacking on sexual reproduction, which is the first critical stage of regeneration. My research objective was to describe flowering and fruiting characteristics of Japanese red maple, focusing on tree sizes at the onset of flowering, factors affecting flowering regularity and fruit abundance, periodicity of fruit production, and sex ratio. In a study of a young population, Japanese red maple initiated flowering at a small size under 100% light intensity. Initiation of flowering occurred at relatively lower height in males than females, and males flowered more regularly than females. A survey of 1,106 clones from 46 natural populations revealed that male clones were significantly more abundant than female clones. In a 4-year study of mature populations, nearly all clones flowered regularly, and fruit abundance of dominant females was typically high. Fruit abundance at the population level also remained high, although fruit abundance of individual female clones varied year by year. Therefore, sexual reproductive ability is highly vigorous. Sex ratio exhibited a major deviation from a 1:1 ratio in populations with a small number of clones. In conservation planning, we should prioritize avoidance of an unbalanced sex ratio by increasing population sizes. In addition, populations having many clones >40 cm dbh with large, well-lighted crowns have a high potential of regular and abundant seed production.