Sexual differences and sex ratios of dioecious plants under stressful environments

雌雄异株植物对环境胁迫响应的性别差异与性别比例 雌雄异株植物在性特征(繁殖器官)和次级性特征(植物的特征)均表现出性二态。形态、生理与生态特征等次级性特征的性别差异,通常在繁殖成本和其他功能性状之间存在着权衡。尽管有证据表明性二态对环境胁迫的响应不一定存在于所有植物中,但次级性特征的权衡可能受到环境胁迫的影响。当植物表现出性二态时,不同的物种与胁迫因子可以导致性别特异性的响应。因此,胁迫作用对雌雄异株植物影响的概括性研究是必须的。另外,性二态可能会影响雌雄异株植物沿着环境梯度的频率和分布,引起生态位分化与性别空间分异。目前,控制性别比例偏差的原因和机制还知之甚少。本综述旨在讨论不利环境下的性别特异性响应与性别比例偏差,有利于深入的理解性二态对环境胁迫的响应。     

高等植物的性别与性别决定机制

生物在进化过程中出现了性别,有性繁殖是真核生物繁殖的主要形式,并导致了大多数真核生物两性异型的进化。本简要介绍了植物的性多态现象及雌雄异株植物的性染色体,主要介绍了雌雄异株植物的性别决定系统的三种基本类型,并与动物的性别决定系统作了比较。     

植物的性别决定

许多高等植物是雌雄同株类型,并无明显的性染色体机制存在。同株上的雌雄性器官,显然是在发育后期通过细胞分化形成的,没有什么特殊的遗传基础,但在少数雌雄异株的植物内,也有与动物类似的性别决定机制。性器官随发育条件而形成,因而实际上受环境影响而改变的情况较常发生。1　基因决定性别1.1　一对等位基因决定性别　一些植物的性别差异并不是由整个性染色体所决定,而是由一对等位基因控制。如石刁柏(Asparagusofficinalis)在正常情况下是雌雄异株植物,雌株和雄株呈1∶1之比。但有时在一个群体中可以见到雌雄同株的个体,它的雌花中有退化…     

海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地木本植物性别系统数量特征

热带山地雨林中植物不同性别系统的数量和空间分布特征如何? 是否受自然环境条件影响? 这些问题的回答有助于更深入理解群落物种多样性是如何形成的。本文以海南尖峰岭热带山地雨林60 ha大样地中胸径大于1 cm的木本植物为研究对象, 描述了样地内木本植物性别系统的数量特征, 分析了雌雄异株植物空间分布与地形因子的相关关系。结果表明: 大样地内289种木本种子植物中有两性花植物176种, 单性花植物113种; 在单性花植物中, 51种为雌雄同株, 62种为雌雄异株。单性花植物植株数占所有植株总数的36.2%; 雌雄异株植物植株数占所有植株总数的21.5%, 占单性花植物植株数的59.5%。在20 m × 20 m样方的空间尺度, 雌雄异株植物呈现聚集分布的物种共有31种。以20 m × 20 m样方为分析单元, 雌雄异株植物种类的性别比例与海拔、凹凸度和坡度呈弱正相关; 个体相对多度仅和海拔呈弱正相关, 与坡度和凹凸度无相关; 而3个性别系统多样性指数与海拔、凹凸度和坡度均无显著关联。可见雌雄异株植物在海南热带山地雨林中占据了较大的比例, 但大部分种类种群较小, 其数量分布特征与地形因素紧密相关, 雌雄异株植物的存在对群落物种多样性的形成有较大贡献。     

雌雄同株植物性别分化离体试验研究进展

概述了瓜类植物花芽及玉米幼花序的体外性别分化研究进展,并对雌雄同株植物性别分化离休试验研究的前景作了展望。     

沙地柏雌株与雄株的叶结构和功能比较

沙地柏 (ＳａｂｉｎａｖｕｌｇａｒｉｓＡｎｔ )常雌雄异株 ,稀雌雄同株 (中国植物志编委会 ,1978)。作为毛乌素沙地的一种天然常绿灌木 ,沙地柏以其对半干旱、养分贫瘠沙地环境的较强适应性吸引了许多研究者 ,研究内容涉及叶结构、气孔分布和导度、光合速率、蒸腾速率、水势、群落特征等。然而对沙地柏雌雄植株的叶结构和功能差异仍了解很少。性别分化有助于植株更好地发挥各种功能 ,与性别分化相伴随的便是植株结构和功能发生特化。综合分析结构与功能的关系有助于阐明格局、解释过程 (Ｒｉｃｋｌｅｆｓ等 ,1996)。雌雄植株的结构和功能差…     

被子植物性系统及其可塑性

繁殖是生物适合度的最终表现,有性繁殖相关性状的多态性极大地促进了物种分化和生物多样性的维持,并影响着植物对环境变化的响应。在种群水平上,被子植物的花有雌花、雄花和两性花三种性表型,三种性表型在种群中的分布和频率即定义了种群的性系统。被子植物的性系统包含植物影响性分配和交配的相关特性,决定着雌配子、雄配子在种群中的频率、交配机会及交配方式,是有性繁殖的关键性状,在被子植物中表现出丰富的多态性,在种群水平上分为性单态和性多态两大类。性单态为被子植物的古老性状,而性多态在100多个被子植物科中独立进化产生。被子植物性系统多态性及其变化机理一直是进化生物学与生态学的热点问题之一。该文以种群水平的性多态为对象,总结了被子植物性系统的类型、表达的遗传基础、分布频率,以及遗传因子、非生物环境和交配环境对性系统表达和性分配的影响。     

山姜属植物花柱卷曲性传粉机制的研究

暂性雌雄异株是一种在两性花或雌雄同株植物个体上表现出的雄蕊和雌蕊成熟时间不同而形成的暂时性雄性阶段和雌性阶段不重叠的现象。这种现象减少了自交亲和的雌雄同株和两性花种类发生自交的可能性。作系统研究了花柱郑曲性传粉机制在西双版纳姜科山姜属（Alpinia Roxb.）植物中的普遍性,这一机制使得植物通过完全的暂性异株达到了异交的目的。这类植物的种群中具有两种独特的表现型,其差异央开花行为的不同：柱头下垂型个体在刚开花时其柱头向上反卷。位于已开裂的花药上方,到中午开始向下运动,下午则位于花药下方;柱头上举型个体的柱头在开花初期向花冠内卷曲,位于未开裂的花药和唇瓣之间中午开始向上运动,当柱头上举到花药上方后,花药开裂,花偻开始散发。两种个体的开花行为是同步的,通过两种柱头反向运动授粉方式（不同时间的自花和异花授粉）具有相同的结实率,但套代的花序几科不结实,两种表型在自然种群中的比例为1：1。     

茂兰喀斯特森林木本植物性系统数量特征及其与环境因子的关系

植物性系统在群落更新、适应性和未来发展中起着重要作用。为了明确喀斯特森林性系统数量特征及其与环境因子的关系, 本研究采用相邻格子法从茂兰白鹇山山脚到山顶连续设置11个垂直样地, 同时采用该方法从山体中部沿同一等高线连续设置21个水平样地, 分析了研究区样地内胸径大于1 cm的木本植物性系统数量特征, 采用独立样本t检验分析了垂直样地与水平样地植物数量与性系统的差异, 采用冗余分析(RDA)探究了性系统数量特征与环境因子的相关性。结果表明: (1)样地内共有木本植物286种14,622株, 其中两性花植物156种(54.5%) 8,235株; 雌雄同株异花植物57种(20.0%) 3,838株; 雌雄异株植物73种(25.5%) 2,549株。垂直方向上, 随着海拔升高雌雄同株异花植物的植株数量显著增加, 两性花植物的物种比例显著下降; 坡位上表现为中坡位植物性系统多样性较低; 水平方向上, 两性花、雌雄同株异花与雌雄异株植物的植株数量、物种比例、性系统多样性指数都无明显规律。(2)雌雄同株异花植物的植株数量和物种比例在垂直样地与水平样地间有显著差异(P < 0.05); 雌雄异株与两性花植物的植株数量与物种比例无显著差异。(3)环境因子对木本植物的性系统数量特征有一定影响, 其中海拔的影响达到极显著水平(P < 0.01), 坡位的影响达到显著水平(P < 0.05)。总体上, 茂兰喀斯特森林木本植物性系统表现出与其他地区不同的丰富性、多样性和复杂性, 但大部分物种种群较小, 其数量分布特征可能是对喀斯特生境异质性适应的结果。     

植物雌雄异株性别决定研究进展

植物中雌雄性别分化是一种进化的性状。雌雄异株在多个开花植物谱系中独立演化, 但各个支系的性染色体状态、性别决定区域与性别决定基因不尽相同。多样的植物性染色体和性别决定系统为研究植物性别相关基因的形成机制、性别决定区域和性染色体进化提供了极好的机会。随着测序技术的进步和分析方法的提高, 近年来越来越多物种性别决定的相关分子机制得到解析, 并将理论成果应用于提升经济效益与城市环境等实际问题中。本文将从目前的研究现状和方法, 性别决定单、双基因模型的建立, 植物性染色体进化过程等方面进行总结, 对未来植物性别决定的研究提出四点建议: (1)研究方向逐步从基因研究扩展到调控途径研究; (2)从单一物种转向相关科属比较研究; (3)改进现有性别决定基因模型或探索新模型和性别模式物种; (4)加强性别鉴定技术在实际生产中的研发工作。同时探讨性别决定理论研究未来在农业生产、园艺绿化种植中幼苗性别鉴别筛选等方面的应用前景。     

植物的性别决定和遗传

动植物性别的决定、分化、遗传及其控制问题,是 生物学家感兴趣的研究课题。动物的性别问题研究的 比较深入。植物的性别分化比动物复杂得多,而且受 环境的影响较大,这就使我们至今对于植物性别的决 定和分化的遗传机制了解得还很肤浅。即使不少学者 曾致力于植物性别问题的研究,也仅限于少数雌雄异 株和个别雌雄同株异花植物。植物性别的研究不纯属 理论方面的问题,也有一个与经济收益有关的控制问 题。作者有感于此,将国内外文献中有关植物性别的 零散资料综述于后,供参考。     

季节变迁对番木瓜(Carica papaya)性别改变的观察

一.引言植物的性别不仅主要决定于遗传的性状,而且外界条件也极关重要。各种温度条件,营养的特性,日照长度,氢离子的浓度,X射线的作用,外伤等都可改变性别。Edmond(1939)发现在栽培情况下的黄瓜,生长在6月27日到9月6日期间的黄瓜,雄花产生的比例很高。而生长在12月15日到4月15日以及2月17日到5月25日期间的黄瓜则雌花发育占优势。在番木瓜(属雌雄异株植物,亦有雌雄同株及雌雄同花即两性花的类型。)方面,广东农民能人工地使雄株变为雌株。杨明汉将雄株木瓜的主根切断并培上土,经几个月后就结果了。     

钝叶柃不同性别花的花部形态与传粉特征比较

据有关资料记载,柃属(Eurya Thunb.)植物属于雌雄异株植物,目前仅在柃木(Eurya japonica Thunb.)中有过两性花的报道。近年的调查发现,钝叶柃(Eurya obtusifolia H.T.Chang)也有性别变异,存在两性花。在对其性别特征及功能研究的基础上,进一步跟踪了钝叶柃的开花和传粉过程,对不同性别花的花部形态和传粉特征进行了比较分析。在重庆市北碚区选取了4个样地,测定了花部形态、花朵朝向、花粉活力、柱头可授性、花粉对水的耐受性、单花花粉量和单花泌蜜体积等形态和传粉相关指标,并对其开花动态、传粉昆虫种类和昆虫传粉行为进行了仔细观察,还进行了套袋试验。结果发现钝叶柃不同性别花的花部形态和传粉特征既有一些共同点,又存在着明显差异,性别变异株则呈现出雌雄植株间的过渡特征。钝叶柃是一种花期短,花小而多,开花同步性高的植物,雌花和雄花色味相同。该植物的主要传粉方式为虫媒,主要传粉者为两种蜜蜂科昆虫,但风媒也在其传粉中起着一定作用。该植物不同性别花的主要差异有:1)雄花呈灯笼状,花瓣不反卷,雌花辐射状,花瓣反卷;2)雄花较雌花大;3)雄花倾向于垂直朝下,雌花倾向于斜向下朝向枝条末端;4)雌花寿命较雄花长。钝叶柃在开花和传粉上的许多特征都在一定程度上体现了其对雌雄异株性系统的适应。相应地,传粉者在不同性别植株上的行为也存在一定差异。钝叶柃不同性别花在形态上的差异是其周围各种生物因素及非生物因素共同作用的结果,其中传粉昆虫和雨水的选择可能在这些差异的塑造中起着重要作用。     

DNA分子标记在雌雄异株植物性别鉴定中的应用

雌雄异株植物中不同性别的植株所产生的经济效应和生态效应存在一定的差异,在生产实践中,选取适宜性别的植株进行栽培有助于提高效率,避免不必要的浪费。然而,性别鉴定的常用方法大多是根据表型、代谢产物含量及活性等方面的差异,在成株阶段进行的,鉴定结果的可靠性和准确性都有一定的局限。近几年,DNA分子标记技术应用于雌雄异株植物的性别鉴定研究中,获得了快速准确的鉴定结果。在比较常用性别鉴定方法的基础上,主要就常用DNA分子标记在雌雄异株植物性别鉴定中的研究进展做一概述并对该领域的研究提出展望。     

The sexual dimorphism displayed by the roots of mulberry (Morus alba) saplings depends on the sex of the neighboring plants

桑树幼苗根系表现出的性别二态性取决于相邻植株的性别 雌雄异株植物通常呈现性别二态性,但其雌株和雄株的根系性状和养分吸收如何响应相邻植株 的性别变化尚不清楚。本研究以中国广泛栽培的雌雄异株植物桑树(Morus alba)为试验对象,在水培环境 下,采取雌-雌、雄-雄和雌-雄3种组合种植模式进行试验。植株生长3个月后,分别测定雌雄植株根系的解剖结构、形态、营养浓度和生物量。研究结果表明,在水培环境中,与同性相邻相比,当桑树雄株与异性相邻时,其根系木质部变小,根和径生物量减少,根系中N、P、K浓度增加。相比,当桑树雌株与异性相邻时,其根系木质部变大,细根长度、表面积和体积以及根系δ¹³C和N、P、K浓度增加。雌雄植株根系δ¹³C和N、P、K浓度的变化与根系性状的改变有关。这些结果表明,相邻植株的性别影响了雌雄桑树根系解剖结构和形态。同时,雌雄植株对相邻植株性别改变的响应呈现性别二态性,这种二态性响应影响了雌雄植株水分利用效率和营养吸收。这些发现对于理解森林和自然系统中其它雌雄异株物种的种群动态变化具有重要意义。     

气候变化对雌雄异株植物影响的研究进展

雌雄异株植物作为陆地生态系统的重要组成部分,在维持生态系统结构和功能稳定性方面发挥着关键作用。但是,由于雌雄异株植物的不同性别植株在形态特征、生理特征和资源分配等方面均存在明显差异,至今对全球气候变化背景下雌雄植物的性别差异响应机制的认识仍十分有限。本文综述了全球变暖、降水变化和大气CO2浓度升高等主要气候因子变化对雌雄异株植物的影响,探讨了雌雄异株植物对气候变化响应的性别差异,提出了未来雌雄异株植物与气候变化关系研究的重点,以期为揭示陆地生态系统结构和功能稳定性对气候变化的响应机制提供参考依据。     

性别和发育阶段对绒毛白蜡光合特征及叶功能性状的影响

雌雄异株植物资源分配模式上往往表现出显著的性别二态性,但在叶片光合及功能性状上是否有差异目前仍未有定论,且与发育阶段的关系尚不明确。阐明上述问题,能够进一步了解雌雄异株植物的生理生态特征,并为理解性别对性二态植物生长发育的影响机制提供理论依据。以雌雄异株绒毛白蜡(Fraxinus velutina Torr.)为研究对象,针对不同发育阶段不同性别植株进行光合特征及叶功能性状测定,采用双因素方差分析了不同发育阶段下雌雄植株光合能力及叶功能性状的性别间差异,采用Pearson检验了雌雄植株各叶功能性状之间的相关性,并采用标准化主轴分析(Standardized major axis regression, SMA)分析不同性别植株净光合速率与叶功能性状的相关性。结果表明性别和发育阶段显著影响植物个体的光合能力和叶功能性状。总体而言,雄树在坐果期和果实成熟期均表现出更强的净光合速率(Pn)、更高的比叶面积(SLA)、叶绿素含量(Chl)和叶氮含量(LNC);而雌树在果实膨大期表现出更强Pn、SLA和Chl。雌雄性别内Pn与SLA、Chl和LNC间均呈显著正相关(P<0.05),雄树的S...     

不同繁育系统的榕树雌花的花柱长度和繁殖率比较

多年来, 不同繁育系统的榕树(Ficus spp.)的进化问题引起生物学家们极大的兴趣。前人通过对不同繁育系统榕树雌花的花柱长度、传粉榕小蜂产卵器长度和繁殖率的比较, 推测榕树的雌雄异株是由雌雄同株进化而来的。为验证这一推论, 选取雌雄同株的垂叶榕(Ficus benjamina)和钝叶榕(F. curtipes)以及雌雄异株的斜叶榕(F. tinctoria)和鸡嗉子榕(F. semicordata), 进行了雌花花柱长度、传粉榕小蜂产卵器长度及繁殖率的比较。研究结果显示: 1)两种雌雄同株榕树的传粉榕小蜂(Eupristina koningsbergeri和Eupristina sp.)的产卵器长度, 显著长于两种雌雄异株榕树的传粉榕小蜂(Liporrhopalum gibbosae和Ceratosolen gravelyi)产卵器的长度, 且雌雄同株榕树雌花花柱长度的变异大于雌雄异株雌花花柱长度的变异; 2)两种雌雄同株榕树的雌花花柱长度呈单峰分布, 且花柱长度的变异大于传粉榕小蜂产卵器长度的变异; 两种雌雄异株榕树花序的雌花花柱长度呈双峰分布, 雌花花柱长度的变异也大于传粉榕小蜂产卵器的长度变异; 3)两种雌雄同株榕树的传粉榕小蜂产卵器长度能到达雌花子房的比例更高, 可更有效地产生瘿花, 而雌雄异株榕树产生种子的优势更强。研究表明: 在传粉榕小蜂产卵器长度及花序雌花花柱分布方面, 雌雄异株榕树有着明显的优势, 但在繁殖率方面没有绝对优势。因此, 前人从雌花花柱分布及繁殖率比较而做出榕树进化的推测并不正确。要真正解决榕树的进化问题, 需要多学科、多指标的综合分析和深入研究。     

镉胁迫下地钱转录组的性别特异性响应机制

地钱(Marchantia polymorpha)作为雌雄异株的苔纲植物, 具有对重金属胁迫敏感的特性, 且种群中雌雄比例差异较大, 是研究重金属环境下植物性二态的理想对象之一。为探究雌雄地钱转录组对重金属镉的响应机制差异, 利用高通量测序和加权基因共表达网络分析(WGCNA), 鉴定了在镉胁迫条件下与不同性别地钱有关的模块和基因。结果表明, 镉胁迫响应转录因子雌雄差异主要集中于bHLH、ERF和MYB家族。关键差异响应基因包括MARPO_0147s0038、MARPO_1326s0001和MARPO_0015s0058。差异响应通路雌性主要集中在信号转导通路, 雄性则集中于类黄酮生物合成。研究结果有助于揭示雌雄异株地钱对镉胁迫的反应过程和响应机制, 可为理解雌雄异株植物对重金属胁迫的性别特异性响应机制提供参考。     

野生及栽培盾叶薯蓣（Dioscorea zingiberensis）的性别特征观察

对野生和栽培盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C. H. Wright)的性别特征及变异状况进行了观察,并对栽培盾叶薯蓣母根状茎和子根状茎萌发植株的性别特征进行了比较.观察结果显示,在湖北武当山6个样地717株野生盾叶薯蓣中共有155株开花植株,其中雌株、雄株和雌雄同株分别有60、94和1株,雌雄株比例1 ∶ 1～1 ∶ 3,平均雌雄株比例1 ∶ 1.57,每个根状茎一般具有1支缠绕茎.2004年至2006年的观察结果显示,2004年153株栽培盾叶薯蓣基株中雄株、雌株和雌雄同株分别有78、62和13株;2005年存活的基株中雌株和雄株数量明显减少,雌雄同株数量大幅增加,雄株、雌株和雌雄同株分别有35、19和88株;2006年成活的137株基株中有80株开花,其中雄株、雌株和雌雄同株分别有38、9和33株,雌株和雌雄同株数量大幅下降.随栽培年限的增加,每个基株的缠绕茎数由1～2支增加至5～6支.栽培过程中盾叶薯蓣的性别有较大幅度变异,雄株和雌株多数转变为雌雄同株,反向转变却较少,雄株和雌株间相互转变也较少.2005年存活并开花的基株中共有100株发生变异,在2006年有13株返变回原性别,有26株保持了2005年变异的性别,有11株变异为另一种性别;雄株、雌株和雌雄同株3年的总变异率分别达到80.77%、100.00%和46.14%.子根状茎萌发植株的性别与母根状茎有较大差异,总变异率达到约50%,其中母根状茎为雄性的其子根状茎萌发植株的性别总变异率最高(59.09%).研究结果表明,野生盾叶薯蓣可能以有性繁殖为主要繁殖方式,性系统简单清晰;栽培盾叶薯蓣复杂的性系统及大幅度的性别变异可能是由外部环境因子的影响造成的.