慈姑属植物的生态及进化生物学研究进展

慈姑属(Sagittaria L.)隶属于泽泻科,是世界广布的水生植物,其生境多样、叶形和繁殖表型复杂,进化地位较特殊,是生态和进化生物学研究较典型的材料。笔者在查阅相关慈姑属研究的大量文献的基础上,对前人研究的物种、探讨的问题及研究结果进行了归纳与总结:慈姑属物种存在广布种和濒危种,且个别物种的濒危现状可能与其生境条件相关;慈姑属的个别种类成为稻田入侵杂草,其竞争能力因慈姑种类及水稻栽培品种的不同而各异;环境对慈姑属植物有很强的塑造作用,不同环境还会造成慈姑所在的水生植物群落结构发生变化;慈姑属植物具有较高的遗传多样性;在繁殖方面,慈姑属植物体现出不同繁殖方式和两性功能的权衡,以及在繁育系统上从雌雄同株到雌雄异株的进化途径。本文还提出了相关研究存在的不足、研究中应注意的科学问题,并对慈姑属植物未来的研究方向提供了新思路。     

两种生境下野慈姑繁殖差异及其机制

植物的生长环境不但可直接作用于其可利用资源的多寡及其繁殖分配,而且可通过影响植物所在的群落以及传粉者的组成或行为而间接的导致繁殖差异。然而,直接与间接作用的方向或强度很少被同时关注,从而限制了从机制上理解环境对植物繁殖的影响。选取野慈姑(Sagittaria trifolia L.)为研究材料,将相同基因型组成的植株分别种植在光照差异明显的两个同质园(林荫区与日照区),于盛花期对野慈姑的开花数量、昆虫访花进行了观察,确定其主要访花昆虫、记录访花行为以及野慈姑的繁殖产出水平。研究表明,日照区野慈姑每天开放的花朵和植株数量显著高于林荫区。两个区域内野慈姑的主要访花者有四大类:蚜蝇类、蜂类、蝶类和蝇类;其中林荫区的主要传粉昆虫为蚜蝇类,而日照区为蜂类。日照区昆虫单位时间内的访花频率、昆虫每回合访问的雄花数、总花数和花序数均显著高于林荫区。日照区野慈姑的座果率显著高于林荫区,而单果种子数量与种子面积与林荫区相当。总体而言,日照区野慈姑的繁殖产出达到了林荫区的三倍以上,这是环境的直接作用与环境介导的传粉作用在同一方向上叠加的结果,且前者占主导地位。在关注植物、物理环境和生物因子三者之间互作的前提下,量化每个繁殖阶段的水平,特别是传粉昆虫在不同生境下的表现,阐述了环境异质性导致植物繁殖差异的根本原因。