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科研進展
植物多樣性演化和生態(tài)適應(yīng)團隊在馬先蒿屬同域分布物種間生殖隔離研究中取得新進展 文章來源:中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室 | 發(fā)布時間:2018-05-23 | 作者:梁歡 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 近緣物種在同一群落中共存機制是進化生態(tài)學關(guān)注的熱點問題之一。物種是進化過程中一系列連續(xù)的物種形成事件的結(jié)果,往往處于動態(tài)的變化過程中。種間生殖隔離的研究能深入理解物種形成的動態(tài)過程和鑒定物種形成的關(guān)鍵性狀和生態(tài)因子。馬先蒿屬(Pedicularis)是列當科(Orobancheaceae)半寄生植物,我國分布有360余種,其中約2/3的種類集中分布于喜馬拉雅-橫斷山區(qū)。在該區(qū)域的高山和亞高山草甸和森林中,馬先蒿屬的多個物種常常同域分布,同期開花,并且共享熊蜂屬(Bombus)的傳粉昆蟲。馬先蒿屬物種的機械隔離已有大量研究,表明同域分布物種由于花冠形態(tài)多樣化,其花粉落置在同一傳粉熊蜂身體的不同部位,從而減少種間花粉傳遞,具有極強的傳粉前隔離。然而,到目前為止,傳粉后隔離對這些種對的總生殖隔離的貢獻以及對該屬生殖隔離多個隔離因子的標準量化研究尚未見報道。 中國科學院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態(tài)適應(yīng)團隊王紅研究組對玉龍雪山同域分布的馬先蒿種對,即同時具有花蜜和花粉報酬的康泊東葉馬先蒿P. comptoniifolia和纖裂馬先蒿P. tenuisecta,以及只提供花粉報酬的鶴首馬先蒿P. gruina和纖裂馬先蒿P. tenuisecta的傳粉前和傳粉后六個隔離因子的強度進行了精細的量化研究。研究表明三種馬先蒿共享四種熊蜂(桔尾熊蜂B. friseanus、安韋熊蜂B. avanus、灰熊蜂B. grahami和疏熊蜂B. remotus)作為傳粉昆蟲。熊蜂個體的訪花忠誠度較高,然而種間交叉訪問依然會發(fā)生,特別是在花蜜報酬的兩種馬先蒿間出現(xiàn)種間交叉訪問的頻率較高,因此傳粉前隔離并不完全。傳粉后隔離在兩個種對中均完全阻斷了基因流,研究發(fā)現(xiàn)兩個傳粉后隔離的不親和識別位點在于花粉管萌發(fā)階段和種子形成階段。該研究提出基于不同種花粉落置在熊蜂體表不同位置的花部隔離對減少種間花粉干擾具有重要性,同時指出這種傳粉前隔離模式在以往的研究中被過度強調(diào),而傳粉后隔離對現(xiàn)存馬先蒿屬的物種共存和維持可能起著更加重要的作用的新觀點。 昆明植物所博士研究生梁歡為該論文第一作者,王紅研究員和任宗昕副研究員為通訊作者。相關(guān)研究以“Impact of pre- and post-pollination barriers on pollen transfer and reproductive isolation among three sympatric Pedicularis (Orobanchaceae) species”為題發(fā)表在國際植物學刊物Plant Biology上。該研究得到科技部重大研究計劃項目(2014CB954100)和國家自然科學基金-云南省聯(lián)合基金重點項目(U1502261)等的支持。
圖一 3種馬先蒿及傳粉昆蟲熊蜂腹觸式和背觸式訪花
圖二 熒光顯微鏡下花粉管進入馬先蒿花柱、子房和胚珠
圖三 兩個馬先蒿種對中6個隔離因子的強度及其對總隔離的貢獻 (責任編輯:李雪) |
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