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科研進(jìn)展
孫衛(wèi)邦研究組對(duì)杜鵑花屬植物的生殖隔離研究取得新進(jìn)展 文章來(lái)源:昆明植物園 | 發(fā)布時(shí)間:2016-01-12 | 作者:馬永鵬 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 物種形成是進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)核心問題。而物種的形成過(guò)程就是生殖隔離(Reproductive isolation, RI)不斷加強(qiáng),直至達(dá)到完全RI的過(guò)程。一般RI分為兩個(gè)階段:即合子前隔離(Pre-zygotic RI)和合子后隔離(Post-zygotic RI),并且隔離強(qiáng)度具有時(shí)序性。盡管國(guó)外研究者對(duì)于不同物種的生殖隔離做了較為深入的研究,但這些植物類群主要集中在草本。至今尚未見到包含合子前和合子后隔離的木本植物研究。究其原因,木本植物合子后階段的生長(zhǎng)周期太長(zhǎng),很難量化。 中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所孫衛(wèi)邦研究組的馬永鵬副研究員一直從事包括杜鵑花屬植物的在內(nèi)云南特色觀賞植物自然雜交起源及其同域分布物種的生殖隔離機(jī)制方面研究。近年來(lái),研究組針對(duì)于廣布種馬纓花杜鵑(Rhododendron delavayi)和特有種藍(lán)果杜鵑(Rhododendron cyanocarpum)自然雜交的系統(tǒng)研究表明:兩個(gè)物種在大理蒼山有重疊分布區(qū),其發(fā)生了不對(duì)稱的雙向雜交,并且檢測(cè)到基因流方向是從由藍(lán)果杜鵑流向馬纓花杜鵑(Ma et al., 2010, American Journal of Botany);馬纓花杜鵑及藍(lán)果杜鵑對(duì)的繁殖生態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),盡管兩物種的傳粉昆蟲有差別,但熊蜂是它們共有的有效傳粉者,且人工進(jìn)行雜交授粉可得到可育的種子(Ma et al., 2010, Journal of Integrative Plant Biology);藍(lán)果杜鵑其在花色方面存在白色花和粉紅色花的變異,熊蜂也更偏向于訪問粉色花朵的植株,但傳粉者與不同花色間植株的雜交親和性無(wú)顯著差異(Ma et al., 2015, Plant Diversity);長(zhǎng)花期、較大的花展示、部分自交親和的繁育系統(tǒng)、以及低昆蟲訪花頻率是是藍(lán)果杜鵑適應(yīng)高海拔生境的繁殖策略(Ma et al., 2015, Journal of Systematics and Evolution)。 研究人員還基于近8年對(duì)馬纓花杜鵑和藍(lán)果杜鵑的研究積累,對(duì)它們的生殖隔離中的合子前隔離階段的地理隔離、花期隔離、花特征(花色、花氣味、花蜜含量及糖濃度)及其傳粉者行為隔離和花粉管競(jìng)爭(zhēng),以及合子后隔離包含了結(jié)實(shí)率和種子活力這些階段進(jìn)行了深入的量化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):較于合子后隔離,合子前隔離更為重要,尤其是共有傳粉者對(duì)兩親本具有很強(qiáng)的偏好;此外,與種內(nèi)異交授粉相比,種間雜交授粉的花粉管生長(zhǎng)速度、結(jié)實(shí)率以及種子萌發(fā)率都被明顯抑制,進(jìn)一步證明了較強(qiáng)的合子后隔離,并且,在各個(gè)階段的生殖隔離強(qiáng)度具有不對(duì)稱性。上述研究結(jié)果,以“Strong reproductive isolation despite occasional hybridization between a widely distributed and a narrow endemic Rhododendron species”在線發(fā)表于國(guó)際綜合期刊Scientific Reports (6:19146)。本文的鏈接為http://www.nature.com/articles/srep19146。 圖1 兩種杜鵑花的花特征、花瓣反射光譜以及花蜜體積與含糖量比較 圖2 兩種杜鵑花的合子前和合子后生殖隔離指數(shù)估算匯總 |
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