苦苣苔科镜像花的多样性及演化

泛热带分布的苦苣苔科(Gesneriaceae)在我国南方具有极高的物种丰富度与特有率,花部特征变化丰富,是研究物种形成与适应演化的代表类群。镜像花(mirror-image flowers)是极为特化的传粉系统,在苦苣苔科中出现了较多的不同类型,可能与苦苣苔科物种多样性形成与维持有关。该研究总结与分析了苦苣苔科镜像花的类型多样性以及系统分布与适应演化等,讨论了镜像花对苦苣苔科物种形成与维持的积极意义。结果表明:镜像花仅分布在亚洲和非洲的苦苣苔亚科(Didymocarpoideae)的7个属,在历史上就至少发生了5次独立起源。长冠苣苔属(Rhabdothamnopsis)、南洋苣苔属(Henckelia)及长蒴苣苔属(Didymocarpus)镜像花的花柱与可育雄蕊分别向左、右两侧偏转,形成互补镜像花;蛛毛苣苔属(Paraboea)、喜鹊苣苔属(Ornithoboea)、非洲堇属(Saintpaulia)镜像花缺乏与花柱对应侧偏的可育雄蕊(非互补镜像花);而海角苣苔属(Streptocarpus)直立堇兰亚属(subg.Streptocarpella Engler)则同时出现了互补、非互补镜像花。不同于其他被子植物(离瓣花、缺乏花冠筒),苦苣苔科中的镜像花大多伴随着明显的花冠筒、内藏的雄蕊、合生的花药,以非互补镜像花为主;传粉者以小型的无垫蜂(Amegilla spp.)和熊蜂(Bombus spp.)为主。这些特殊的花部综合征与特化的传粉机制,提高了传粉精确性,可能促进了传粉隔离与物种适应辐射。今后的一个研究重点应通过分子系统发育方法,进一步揭示苦苣苔亚科互补与非互补镜像花的进化顺序及其在物种分化与长距离扩散过程中的可能作用。     

广义马铃苣苔属的生物地理格局与花部演化

本文系统总结了广义马铃苣苔属(Oreocharis)的地理分布范围和花部特征,利用核基因ITS1、ITS2和叶绿体基因trnL-trnF重建广义马铃苣苔属主要物种的分子系统关系,并结合花部特征和地理分布特点分析花部特征的适应性与演化规率.结果显示:广义马铃苣苔属可分为两个支系,一个支系主要分布于中国西南地区,以黄色花冠...     

圆唇苣苔属(Gyrocheilos)花柱侧偏弯折现象及其传粉适应机制

圆唇苣苔属(Gyrocheilos)是苦苣苔科的中国特有属,有5种,全部狭域分布在我国西南及广东的高海拔山区。圆唇苣苔属所有物种的花柱侧偏且花柱顶端呈90°弯折,使得柱头位于花开口的中央位置。这种独特的侧偏弯折花柱结构,说明圆唇苣苔属可能有着特殊的演化历史和适应机制。为揭示这种特殊的花柱侧偏弯折现象的发生范围、发育过程及其传粉适应机制,该研究在圆唇苣苔(Gyrocheilos chorisepalus)、折毛圆唇苣苔(G. retrotrichus)和微毛圆唇苣苔(G. microtrichus)3个物种中开展了花部综合征观察,并研究了广东大雾岭保护区内的折毛圆唇苣苔花发育过程、花部特征和繁育系统以及传粉过程。结果表明:(1)微毛圆唇苣苔只有花柱左偏弯折现象,而圆唇苣苔和折毛圆唇苣苔虽然大部分花是花柱左偏弯折,但在部分个体中出现了少量的花柱右偏弯折现象(占种群总花数的2%～3%)。(2)传粉观察发现,折毛圆唇苣苔在花蕾期即出现了花柱弯折现象,2个可育雄蕊的花药合生、位于花冠筒喉部中央位置,与侧偏花柱不存在左右镜像对称关系。(3)折毛圆唇苣苔的花粉胚珠比(P/O)为456.98±15.55,属于兼性异交繁育系统。折毛圆唇苣苔存在一定的传粉限制,自交授粉可以结实,但异交种子萌发率更高,可能存在近交衰退。(4)折毛圆唇苣苔的访花昆虫较少,访花频率较低,主要访花昆虫有隧蜂、熊蜂、食蚜蝇等; 熊蜂体型较大,访花时降落在弯折花柱和花瓣下唇,胸部侧面及下部能有效接触到柱头。(5)反射率结果显示,折毛圆唇苣苔花瓣反射波长范围集中在紫光和蓝紫光区域,花冠的反射波长范围与蜂类视觉范围一致且花冠筒外侧和花瓣下唇的反射强度最大,更容易吸引蜂类落置在花冠宽大的下唇; 圆唇苣苔属的花柱侧偏弯折现象可能来自近缘的长蒴苣苔属(Didymocarpus)的花柱下弯现象或镜像花(mirror-image flowers)。综上认为,这种侧偏弯折的花柱,可能通过提供昆虫降落平台,使得柱头位于花开口中央和花瓣下唇的上方位置,提高了柱头接触访花昆虫的概率,是适应高海拔地区低频率访花者的一种机制。     

昌化江河谷隔离对海南岛特有植物盾叶苣苔遗传多样性的影响

为评估盾叶苣苔的遗传多样性与遗传分化格局,探索影响盾叶苣苔遗传变异地理分布的因素,该研究采集盾叶苣苔(Metapetrocosmea peltata)11个种群172份材料,通过PCR扩增和测序分析核糖体转录间隔区(ITS)序列的变异式样。结果表明:(1)盾叶苣苔物种水平的遗传多样性很高(H_T=0.998, π=0.023 5),种群间基因流很弱(N_m=0.04)且存在强烈的遗传分化(G_ST=0.375)。(2)单倍型分析显示,盾叶苣苔的单倍型大多是种群特异的,仅白马岭与南茂岭种群有共享单倍型。(3)Mantel test表明,遗传距离和地理距离存在一定相关性(相关系数r=0.322,P=0.010)。(4)Structure聚类分析将盾叶苣苔划分为6种遗传成分,其地理分布与昌化江河谷导致的隔离样式基本一致,基于Nei遗传距离的种群聚类分析支持这一结果,显示盾叶苣苔遗传多样性的分布受到昌化江河谷的隔离作用。(5)AMOVA分析确定67%的变异来自地区间,表明地理隔离是盾叶苣苔种群分化的重要因素。这表明昌化江及其支流所引起的海南岛山地内部隔离是盾叶苣苔种群发生强烈遗传分化的重要原因,从而导致盾叶苣苔在物种水平具有较高的遗传多样性。上述研究结果为海南特有苦苣苔资源盾叶苣苔的保护和可持续利用提供了理论指导,将有助于理解海南岛特有植物和其他海岛植物遗传变异的地理分布及其影响因素。