电路理论在植物景观遗传学研究中的应用潜力分析

景观遗传学的迅速发展为研究异质性系统中的进化生物学问题提供了新颖的理论和方法。本文以电路理论(circuit theory)在植物景观遗传研究中的应用为主题,系统解析理论框架,明确其核心概念和生态学过程间的映射关系,从研究主题、方法和模型验证3方面综述近十年的相关文献,并在此基础上归纳了该理论的优势和局限性。其优势主要为:(1)可对多条潜在传播路径进行通盘考察并予以比较,有助于鉴别影响连接度的关键区域或廊道;(2)对哈迪-温伯格平衡假设和栅格大小不敏感,保证了模型的适应性;(3)模型要求物种对生境无明显经验积累,特别适合分布区形状不规则,以及连续广泛分布的物种,与许多植物的生物学特点相契合。该理论要求物种具有随机漫游和传播各向同性2个前提条件,限制了生物媒介类植物的适用度。在传播过程具有方向偏好的生态系统中,其应用也需慎重考虑。结合未来发展趋势,本文认为电路理论在植物景观遗传学研究中具有很好的潜力,但还需要依据具体的研究问题、物种习性、空间尺度和系统性质来进行科学的应用。     

菊科12种外来植物的有性繁殖特征和入侵风险研究

菊科植物具有极强的有性繁殖能力,对外来菊科观赏植物的引进存在极高的入侵风险。本研究以武汉常见的菊科12种外来观赏植物为对象,通过有性繁殖特征调查,研究植株的花部特征、花粉活力、传粉系统、种子产量,分析各物种有性繁殖能力的差异,评估其入侵能力。结果显示,多数物种可在隔绝传粉者情况下结实;访花昆虫类型多样,共观察到26种访花昆虫,其中膜翅目蜂类是主要的传粉者;结实情况具有一定差异。综合考虑花粉活力、传粉情况和结实情况,认为黑心金光菊(Rudbeckia hirta L.)、松果菊(Echinacea purpurea(L.)Moench)、大花金鸡菊(Coreopsis grandiflora Hogg.)、蛇目菊(Sanvitalia procumbens Lam.)的有性繁殖竞争力较高,对本地传粉环境可能有较大影响。本研究对近缘物种有性繁殖特征的综合分析结果可为评估外来物种的入侵风险提供一定的参考。     

同域分布的紫堇属三种植物的繁育系统和传粉差异

为研究近缘物种之间繁育系统分化对传粉环境的适应性意义,本文针对湖北地区的3种紫堇属植物（紫堇Corydalis edulis Maxim.、尖距紫堇C.shearer S.Moore.和小花黄堇C.racemosa（Thunb.） Pers.）进行了传粉生态学研究,对比分析了它们在花部特征、分布模式、花期、交配系统、传粉系统等方面的差异。3种紫堇属植物常见伴生现象,花期有一定重叠;花色、距长、花蜜量等方面均有显著差异;尖距紫堇交配系统为自交不亲和、依靠传粉者异花授粉;而紫堇和小花黄堇交配系统为自交亲和,兼有自交和异交的混合交配系统。3个物种均由蜂类传粉,且花部性器官与传粉者的接触部位一致,但访花频率差异较大。在混合群落中,传粉者访花具有较高的忠实性,花部特征差异可能是传粉者选择性访花的原因。对于紫堇属3个物种,花部特征和交配系统的分化有助于其避免传粉过程的相互干扰,交配系统与传粉环境具有一定相关性,混合交配系统可能有利于提高植物对不同生境和气候的适应性。     

水深梯度对钝脊眼子菜生长和繁殖的影响

水深是影响湿地植物生长和分布的一个重要限制性因子,该研究以具有典型异型叶性的钝脊眼子菜(Potamogeton octandrus)为对象,通过分析浅水处理(10 cm和30 cm)和深水处理(50 cm和70 cm) 4个水深梯度下幼苗生长、生物量及繁殖策略等,探讨钝脊眼子菜在不同水深条件下的适应机制和表型可塑性。结果表明,钝脊眼子菜植株到达水面后出现异型叶,相对生长率显著降低,且与水深梯度呈正相关。钝脊眼子菜的株高随着水深的增加呈现爆发式的增长,10 cm水深的总茎长显著低于其他水深处理。水深对节间数也有显著性影响,其中,30 cm组处理节间数最多;而深水处理组的节间长和生物量均显著高于浅水处理组。分蘖数在4组处理之间均表现出显著性差异,随着水深的增加呈现显著性递减。生物量和地上生物量分配则随着水深增加而明显增加。水深处理对有性生殖指标有显著性影响,水深的增加抑制其有性繁殖。其中,10 cm条件下无花序形成,50 cm水深下的花粉量、P/O比和花序数显著高于其他处理组,且深水处理的结实数和结实率均显著高于30 cm组。这表明钝脊眼子菜可通过调整形态可塑性和生物量分配,并采取不同的繁殖策略,以达到对水深的最佳适应,其中最适水深生长范围在50 cm左右。