展毛翠雀的花性状表型选择

传粉者的选择作用是花表型性状进化的重要驱动力, 解析选择作用的强度是理解花进化的关键。通过表型操控实验和表型选择研究能够分析花性状与其适合度的关系, 探究花性状的表型选择作用。为揭示花性状变化对雌性适合度的影响, 本研究处理展毛翠雀(Delphinium kamaonense var. glabrescens)花萼片大小, 并进行表型选择分析。结果表明: 人为减小展毛翠雀花萼片显著降低了传粉者的访花频率, 但是并没有影响种子产量(种子数和结籽率), 说明展毛翠雀花萼片的大小不影响种子产量, 可能主要吸引传粉昆虫输出花粉。通过雌性适合度(种子数量)估计表型选择梯度, 发现花萼片大小(长和宽)没有受到显著的直接选择梯度。但是, 花距长受到显著的线性选差和选择梯度, 表明花距的延长能够增加种子产量。本研究表明展毛翠雀花性状受到选择的作用, 但萼片和花距有不同的功能, 分别影响传粉者访问频率和种子产量。     

毛茛状金莲花不同花期的花特征和访花昆虫的变化及表型选择

为了研究植物生长季内开花时间对花特征表型选择的影响,我们以青藏高原东缘高寒草地的毛茛状金莲花Trollius ranunculoides)为实验材料,在生长季内不同开花时间(花前期、花末期)测定花特征,观察访花昆虫的类群和访花频率,生长季结束后收集种子.根据昆虫访花的喜好和季节内类群与访花频率的变化,分析了不同开花时间毛茛状金莲花的花特征与昆虫的选择;并用种子产量表示雌性适合度,估计了毛茛状金莲花的花特征在不同开花时间所受的表型选择.结果表明:不同花期植物的花特征有显著差异,相应的访花昆虫的类群和频率也存在差异,不同类群昆虫访花喜好也不一样.蜂喜好花瓣和花萼较宽、花茎短和花茎数少的个体,这正符合花前期的特征,因而蜂的访花频率在花前期较高;蝇对花特征没有明显的偏好.而通过雌性适合度估计毛茛状金莲花花特征所受的表型选择则是:花前期,花茎较长和花茎数多的植株适合度大;花末期,花茎数多的植株适合度大.我们的研究表明:在植物生长季,花期的分化伴随着传粉昆虫活动的变化.不同花期,访花昆虫的变化可能对植物花特征的分化起了至关重要的作用.但是访花昆虫对花特征的选择与通过雌性适合度估计植物受到的选择不尽相同,这可能是由于其他因素造成的.     

露蕊乌头花性状的表型选择

为解释植物的花性状的进化机制,分析选择作用的强度和方向是必须的方法之一。采取表型操控实验和表型选择分析,通过人为增加露蕊乌头侧萼片开度,本文揭示了露蕊乌头花性状与适合度的关系,探究了花性状的表型选择作用。结果发现,增加侧萼片开度后,传粉者首访的频率及访花的总次数降低,但对单花种子产量没有影响;露蕊乌头的株高、花数目、盔高及侧萼片宽度均受到总选择作用,而花数目和株高的选择梯度显著,受到了直接选择作用;而花数目则受到稳定选择,即中等开花数目具有更高的种子产量。以上结果表明,侧萼片宽度是露蕊乌头吸引传粉者的主要特征,而花序越高、花数目适中的植株,种子产量也越多。     

毛姜花原变种花寿命对两性适合度的影响

植物的花寿命被认为是由雌、雄适合度的增长和维持花开放的花费之间的平衡来决定的。姜花属(Hedychium)是姜科唯一一个从热带到高海拔地区分布的大属, 属内不同种类植物的花寿命差异很大。毛姜花原变种(H. villosum var. villosum)的花寿命为5 d, 显著长于其它同域分布的姜科植物。通过人工剪除毛姜花原变种的柱头来使花朵具雌性功能的时间缩短, 结果显示: 在不同的处理中, 结实率随花朵具雌性功能时间的延长而增加, 开花1 d后剪除柱头的结实率为1.85% ± 1.59%, 极显著低于对照的结实率20.96% ± 4.13%, 说明其较长的花寿命能显著地增加传粉的成功率和结实率, 长达5 d的花寿命有利于雌性适合度的提高。同时, 毛姜花原变种开花1 d后, 剩余的平均花粉数和总平均花粉数没有显著差异, 而开花后2、3和4 d后剩余的平均花粉数则极显著少于总平均花粉数, 说明随着花寿命的延长, 花粉输出量也显著增加, 其长达5 d的花寿命也有利于其雄性适合度的提高。较长的花寿命在毛姜花原变种拓展新的生境、向更高海拔地区的扩散中也许起着重要的作用。姜科植物有着极其多样性的传粉和繁育系统, 花寿命在姜科植物传粉和繁育系统的多样性形成及其进化中起着重要作用, 同时, 较长的花寿命有效地提高了雌性适合度和雄性适合度, 从而使姜科植物能脱离热带生境, 向更高海拔的地区扩散, 花寿命在姜科植物从热带地区到高海拔地区的分布过程中也起着重要作用。     

海拔及环境因子影响杜鹃属植物的表型特征和化学性状

植物-环境间的长期相互作用驱动着植物表型及次生代谢物的变异。随着海拔梯度的变化,环境中的非生物因子会发生变化,但它们如何影响植物的表型以及次生代谢物的组成和含量,以及植物不同组织器官的次生代谢物是否存在差异,目前有关这方面的研究还较少。本文选取3个不同海拔中的柳条杜鹃(Rhododendron virgatum)和大白杜鹃(R. decorum)(大理苍山居群)及红棕杜鹃(R. rubiginosum)(老君山居群)为研究对象,测定不同海拔的环境因子(温度、相对湿度和相对光照强度),测量和分析了不同海拔植物的表型性状,花蜜体积、糖浓度及花蜜中糖成分(HPLC分析方法),以及植株的茎、叶、花瓣、花粉、花蜜中次生代谢物组成及含量(UPLC-Qtof分析法)。结果表明:随着海拔升高,温度、相对湿度和相对光照强度降低,杜鹃的植株高度、花冠大小和花药体积显著减小,而枝条直径、雌蕊和雄蕊长度显著增大。3种杜鹃在海拔C的花蜜体积和糖浓度均显著高于海拔A和海拔B,海拔C中花蜜的蔗糖成分也显著增多。杜鹃属植物主要含黄酮类、甾体类、苯丙素类、萜类和生物碱类等次生代谢物,随着海拔的变化,这5类次生代谢物质的...     

全缘叶绿绒蒿的花内热量来源和温度调节功能

为探究全缘叶绿绒蒿( Meconopsis integrifolia )的花内热量来源和温度调节功能,该研究选择在全缘叶绿绒蒿的巴朗山居群,对其进行遮阴及去瓣处理,并采用红外热像仪监测全缘叶绿绒蒿的花内微环境温度日变化及花器官温度,用环境温度计监测环境温度。结果表明:(1)太阳照射显著提高全缘叶绿绒蒿花内微环境温度和花器官温度,全缘叶绿绒蒿的热量主要来源于太阳辐射。花内微环境昼夜温差显著低于环境昼夜温差,全缘叶绿绒蒿的花具有温度调节功能。(2)白天环境温度较高时,太阳照射显著提高全缘叶绿绒蒿花内微环境温度,花瓣会降低花内微环境温度; 夜间环境温度较低时,花瓣闭合会提高花内微环境温度; 花瓣闭合运动降低了花内微环境昼夜温差,产生了保温效果。(3)在太阳照射下,花器官温度差异显著,雌雄蕊温度显著高于花瓣温度,且花器官温度由雌蕊柱头中心点向外递减,全缘叶绿绒蒿能有效调控花器官各部位的温度。综上认为,全缘叶绿绒蒿的花内热量来源于太阳辐射,主要通过花瓣闭合运动降低花内微环境昼夜温差并能在太阳照射下调节各花器官的温度实现温度调节功能。     

紫外辐射对菹草成株表型可塑性及石芽的影响

菹草衰亡的原因一直是水体生态修复的研究热点,已有的研究认为强光照是促进菹草衰亡的关键因素,强光照中对动植物有害波段主要为UV-B波段,为此分别将菹草成株置于50、100、150、200μW/cm2剂量的UV-B辐射下,每日持续辐射6h(9:00—15:00),对照组接受的UV-B剂量为0,仅接受UV-A和光合有效辐射,监测菹草生长、形态状况、石芽形成及萌发等指标。结果表明,高剂量UV-B辐射能促进菹草成株的衰亡进程,即使暴露在低剂量UV-B辐射条件下,植株仍然衰亡;植株株高、节间距、叶面积、单株鲜重都受到UV-B辐射的抑制,且随UV-B辐射剂量增加,各项指标明显下降;UV-B辐射对菹草成株形成的石芽数量无显著影响,但形成的石芽随辐射剂量增加变态率增高,长度增加,宽度减少,石芽重量减轻,下一个生长季萌发率降低,萌发出二苗的比率降低,萌发苗各项生长指标随辐射剂量增加逐渐降低。因此,春末夏初UV-B辐射增强可能是导致菹草大批衰亡的重要原因。     

入侵植物刺萼龙葵花部性状的表型变异及其对繁殖适合度的影响

入侵植物花部性状的表型变异及其与繁殖适合度的关系是入侵生态学研究中的基本问题之一.为明确入侵植物刺萼龙葵(Solanum rostratum)种群间和种群内花部性状的表型变异程度和变异规律,并探讨刺萼龙葵花部表型变异对繁殖适合度的影响,采用巢式方差分析、变异系数分析、相关分析、主成分分析及多元线性回归等分析方法,对中国京冀地区的6个刺萼龙葵自然种群的10个花部表型性状和果实种子数量进行了研究.结果表明,(ⅰ)刺萼龙葵花部表型性状在种群间和种群内均存在极显著的变异,种群间的变异(27.26%)大于种群内的变异(3.55%),种群间平均表型分化系数为82.31%,种群间变异是刺萼龙葵表型变异的主要来源,表明刺萼龙葵具有较强的环境适应能力;(ⅱ)各花部表型性状的平均变异系数(coefficient of variation, CV)为13.13%,变异幅度为7.45%～29.79%,柱头与最近喂食雄蕊顶端的距离(distance between the stigma and the closest feeding stamen, DSF)的变异系数最大,传粉雄蕊长(length of the...     

花楸树种源间表型性状的地理变异分析

为揭示花楸树[ Sorbus pohuashanensis (Hance) Hedl.]表型性状的地理变异规律,对来源于山东、山西和河北的7个花楸树种源171个家系2年生幼苗的株高、地径、复叶长、复叶宽、叶柄长、小叶长、小叶宽、复叶长宽比和小叶长宽比9个表型性状进行了比较,并进行了方差分析、主成分分析(PCA)及聚类分析;在此基础上,分析了各种源株高和地径与主要地理-气候因子的相关性.结果表明:在种源间及种源内家系间 9个表型性状均有极显著差异;7个种源幼苗的平均株高和平均地径变幅分别为54.21～ 63.07 cm和8.12 ～8.45 mm;叶片各项指标的变幅相对较小,变幅最大的为叶柄长,为1.87 ～3.05 cm;9个性状在种源间的表型分化系数为12.98％～54.04％,其中小叶长的表型分化系数最大(54.04％),株高的表型分化系数最小(12.98％),种源间各性状的平均表型分化系数为34.38％.主成分分析结果表明:花楸树表型性状之间的差异主要表现在小叶长和宽,其次是复叶长和宽.通过聚类分析可将7个种源划分为2组,其中,山东崂山和泰山种源聚为I组;山西庞泉沟及河北白石山、驼梁山、雾灵山和塞罕坝5个种源聚为Ⅱ组.相关性分析结果表明:花楸树株高与纬度呈显著负相关、与降雨量呈显著正相关(P=0.05);地径则与经度、年均温和年降雨量呈显著正相关(P=0.05).研究结果显示:花楸树的各项表型性状在种源间以及种源内家系间存在丰富的变异、遗传分化显著,其中种源内家系间的变异是花楸树表型变异的主要来源.初步判断花楸树表型性状的变异为经纬向双重变异模式,其中纬度起主要作用.     

新疆野杏开花物候与花器官对海拔的响应

新疆野杏(Prunus armeniaca Lam.)是天山野果林的优势种,具有重要的生态与资源价值。野果林的生境条件与其分布及生长密切相关。为了明确新疆野杏在不同海拔下的开花物候与花器官变化规律,于2021年3月—4月,选择新疆新源县吐尔根杏花沟野杏林为研究区,在野杏集中分布的1000—1500m的山地,由低到高划分Ⅰ—Ⅴ级海拔梯度设置样地,监测环境条件,对野杏群体开花物候期与花器官发育特征进行调查。结果表明：(1)新疆野杏群体开花物候期历时32d左右,各海拔梯度最长相差2d,第Ⅰ级与第Ⅱ级海拔的开花物候期差异不明显,其他海拔梯度间均存在显著差异,开花最晚的第Ⅴ级比最早的第Ⅰ级晚9d,但群体开花期长4d,海拔梯度与开花物候期呈显著正相关,而温度与开花物候期呈显著负相关;(2)新疆野杏的花萼长度和宽度、子房高度和宽度均是第Ⅱ级海拔的最大;花冠直径、花瓣纵径和横径均是第Ⅰ级的最大,花药长度和宽度均是第Ⅳ级的最大;花柱长度是第Ⅴ级的最大。海拔与花的外部器官、雌蕊呈显著负相关,与雄蕊呈显著正相关;光照强度与花的外部器官、雌蕊呈显著负相关;(3)新疆野杏开花期气候因子,第Ⅳ级、第Ⅴ级与第Ⅰ级存...     

红棕杜鹃不同海拔种群的表型多样性研究

为了揭示高山杜鹃群体在不同海拔梯度上的表型变异程度和变异规律,以云南轿子山国家级自然保护区天然分布的5个海拔梯度红棕杜鹃种群为研究对象,通过对其12个性状的测量,分析不同海拔梯度下红棕杜鹃种群的表型多样性。结果表明:(1)调查的12个性状中5个存在显著差异,占总表型性状的41.67%;各性状变异系数(CV)的大小分布在8.51%~34.32%之间;相对极差(R′)分布在38.04%~100%之间,低海拔种群(P1和P2)的表型性状变异丰富、极端变异高,而中、高海拔种群(P3、P4、P5)的表型性状变异和极端变异程度较低。(2)Shannon-Weaver多样性指数分析表明,轿子山红棕杜鹃不同海拔种群存在丰富的表型多样性,5个海拔种群的平均表型多样性指数为2.453 4,12个表型性状的平均多样性指数为4.076 3。(3)相关性分析表明,花序宽和花柄长与海拔呈显著负相关,其它性状与海拔相关性并不显著。(4)聚类分析表明,红棕杜鹃不同海拔种群可以聚为明显的2支。研究认为,轿子山自然保护区红棕杜鹃不同海拔种群的环境异质性是影响其表型变异的主要因素。     

濒危植物水青树叶表型性状多样性分析

通过对水青树(Tetracentron sinense)24个居群161株个体的10个叶形态性状与7个叶表皮微形态性状进行观测,采用描述性统计、相关性分析、主成分分析以及聚类分析对其叶表型性状多样性进行研究。结果表明,水青树叶表型性状变异系数的变化幅度为4.21%～49.23%,Shannon-wiener多样性指数在0.82～2.07之间,其中叶最长(LLEST)性状最高,叶先尖削(LBPI)性状最低,平均1.80;叶形态性状相关性分析表明,性状之间存在密切联系,有47对性状呈极显著正相关,15对性状呈极显著负相关;主成分分析中前三个主成分的贡献率可达83.712%,可靠地代表了水青树表型性状的分布;Q型聚类分析发现,当阈值为15时,24个水青树居群可分为3类。水青树总体表现出较低表型多样性,唐家河、虹口、佛坪三个居群应作为保护与管理的重点群体。     

高寒草甸不同演替阶段植物叶片功能性状研究

以甘南高寒草甸演替过程中5个阶段的典型群落为研究对象,对围封样地内不同演替阶段群落叶片功能性状进行比较,分析了围封地内各演替阶段群落水平上主要物种叶性状与环境因子的关系。结果显示:(1)此围封地形成了一个从草本到灌木的演替过程。随着演替的进行,Margalef指数显著增加,Shannon-Wiener指数呈先增加后降低的趋势。(2)从演替前期到演替后期,土壤有机碳(SOC)、土壤全氮(STN)、土壤含水量(SWC)逐渐升高,光照度(LI)、土壤温度(ST)逐渐降低,土壤全磷(STP)呈先降低后增加趋势;叶片有机碳(LCC)、全氮(LNC)、含水量(LWC)逐渐升高;比叶面积(SLA)、磷利用效率(PUPE)、稳定碳同位素(δ13C)逐渐下降,叶片全磷(LPC)先降低后升高,而氮利用效率(PUNE)先升高后降低。(3)RDA冗余分析表明,在此围封样地内,演替前期植物群落叶性状主要受到LI和ST的限制作用。而在演替的中后期SWC[WTBZ]是主要影响因子。此研究有助于我们认识高寒草甸生态系统的退化过程所导致的生态环境问题,进而寻求更好的草地恢复和重建方法。     

Phenotypic selection in hawkmoth-pollinated Platanthera bifolia: targets and fitness surfaces

Abstract.— The present study explored phenotypic selection on phenological and morphological reproductive traits in hawkmoth-pollinated Platanthera bifolia (Orchidaceae), a Eurasian perennial herb displaying bisexual, long-spurred flowers. The work was carried out during three flowering seasons (1993–1995) in a Swedish population. Fitness was estimated as the number of pollinia removed (male fitness) and fruits produced (female fitness). Targets and patterns of selection were compared between years and sex functions by the use of multiple linear regression (including correlational selection estimates, i.e., of combination of traits), analysis of covariance, and projection pursuit regression (PPR). Results from the nonparametric surface-fitting-method PPR showed that selection was mostly linear, thus justifying the use of the parametric methods. In all study years, male and female fitness were highest in plants with many flowers. This reflects that flower number sets an upper limit to fitness and that a large inflorescence attracts more pollinators. In 1994, the summer was dry and the average spur length of P. bifolia was shorter than in the other years. In this year, male and female fitness were positively related to spur length, apparently because the spur of short-spurred plants was somewhat too short relative to the tongue length of the local pollinator for optimal pollen export and import. Additionally, the dry weather in 1994 caused a tendency for correlational selection, which was not found in the other years of study. Among small individuals (apparently more sensitive to drought than large ones), early-flowering plants had higher male and female fitness. The results show that patterns of selection may vary both between years and between sex functions in perennial hermaphroditic plants. The present study is one of the first to consider correlational selection in plants, which probably is of common occurrence and deserves to be investigated more.     

短枝木麻黄种群苗期表型多样性评价

以来源于大洋洲原生种源区、亚洲原生种源区、亚洲引种次生区以及非洲引种次生区4个区域的20个种源短枝木麻黄种子和当年生幼苗为材料,通过种子千粒重以及幼苗苗高、地径、一级侧枝粗度、一级侧枝长度等7个性状对短枝木麻黄表型多样性进行了研究,以探讨种群苗期表型遗传差异,为短枝木麻黄早期遗传选择和遗传改良提供基本资料。结果表明:(1)短枝木麻黄种子千粒重在区域间和区域内种源间差异极显著,且千粒重具有显著的地理变异模式,随经度的增大而降低。(2)当年生幼苗苗高、地径在不同区域间及区域内种源间均存在极显著差异,其中泰国干东港种源幼苗生长最好(苗高76.6cm,地径4.64mm),而种源汤加的幼苗生长最差(苗高28.3cm,地径2.58mm)。(3)当年生幼苗一级侧枝粗度、一级侧枝长度、二级侧枝长度、每小枝节数和齿叶数在不同区域间及区域内种源间均存在极显著差异,其中齿叶数在区域间的变异系数最大(82.15%)。(4)通径分析表明,一级侧枝长度对苗高具有显著的正向影响作用,而一级侧枝粗度和二级侧枝长度对地径具有显著正向影响作用,它们可作为短枝木麻黄优良新品种筛选的参考因子。     

Measuring Natural Selection on Proportional Traits: Comparisons of Three Types of Selection Estimates for Resistance and Susceptibility to Herbivore Damage

To compare the strength of natural selection on different traits and in different species, evolutionary biologists typically estimate selection differentials and gradients in standardized units. Measuring selection differentials and gradients in standard deviation units or mean-standardized units facilitates such comparisons by converting estimates with potentially varied units to a common scale. In this note, I compare the performance of variance- and mean-standardized selection differentials and gradients for a unique and biologically important class of traits: proportional traits, that can only vary between zero and one, and their complements (1 minus the trait) using simple algebra and analysis of data from a field-study using morning glories. There is a systematic, mathematical relationship between unstandardized and variance-standardized selection gradients for proportional traits and their complements, but such a general relationship is lacking for mean-standardized gradients, potentially leading investigators to mistakenly conclude that a proportional change in a trait would have little effect on fitness. Despite this potential limitation, mean-standardized selection differentials and gradients represent a useful tool for studying natural selection on proportional traits, because by definition they measure how proportional changes in the mean of a trait lead to proportional changes in relative fitness.Co-ordinating editor: I. Olivieri     

不同株高野生无芒雀麦表型特征及生物量分配研究

株高的分化是植物对环境长期适应性的结果,通过研究植物表型及生物量分配对株高大小的响应规律有助于了解种质资源多样性。该研究以野生无芒雀麦(Bromus inermis)为研究材料,通过方差分析、变异系数及线性回归模型等分析方法对小株、中株、大株3种株高无芒雀麦的8个表型性状指标以及各构件生物量进行测定分析,以探讨株高差异对表型及生物量分配的影响。结果表明：(1)随着株高的增加分蘖数减少46.7%,而茎粗、茎节数、穗长以及小穗长均不同程度增加,且表型性状中分蘖数变异程度最大(106.32%)。(2)各构件生物量变异程度与株高之间无显著关系,但小株将更多生物量投入到叶和地下器官中,中株和大株则投入到穗和茎器官中;地上、地下生物量之间呈线性增长关系。(3)除小穗宽及根长外,其他表型性状、穗生物量及地上生物量存在显著的大小依赖效应(P＜0.05)。