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報春花屬植物花粉-胚珠數(shù)目的變異模式及影響因素獲揭示
作者：朱漢斌      來源：中國科學報
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中國科學院華南植物園研究員張奠湘團隊同合作者在國家自然科學基金等項目的資助下，研究揭示了報春花屬植物花粉-胚珠數(shù)目的變異模式及影響因素。近日，相關(guān)成果在線發(fā)表于《植物分類學報》（Journal of Systematics and Evolution）。
論文共同第一作者、中國科學院華南植物園副研究員袁帥表示，有花植物的花粉和胚珠數(shù)目在物種間和物種內(nèi)廣泛變異，在植物繁殖成功中起關(guān)鍵作用，能夠影響異花傳粉的成功率、種子產(chǎn)量、對后代的遺傳貢獻以及子代適應度。探究花粉和胚珠變異的原因能夠使我們了解生態(tài)和繁殖因素如何塑造有性生殖資源的分配。然而少有研究在系統(tǒng)發(fā)育框架下，探討環(huán)境因素和花性狀等對近緣物種間花粉和胚珠數(shù)目的變異的影響。
該研究以中國西南山地廣泛分布的報春花屬植物為研究對象，解析了其花粉和胚珠數(shù)目的變異模式和影響因素。報春花屬植物約500種，廣泛分布于北半球山地，中國的西南山地是其現(xiàn)代的多樣性分布中心，分布范圍從海拔50m到5000m。報春花是典型的蟲媒花和二型花柱物種，在群體中有兩種花型，在雌雄器官高度上相互異位。二型花柱特性能夠促進花粉精確傳遞并且促進異交，是研究花多態(tài)性平衡選擇和有性生殖資源分配的模式。此外，二型花柱還會演化為能夠主動自花傳粉的同型花柱類型。
研究人員收集了報春花屬73個物種（包含二型花柱和同型花柱）99個群體的花粉和胚珠數(shù)據(jù)，花性狀數(shù)據(jù)和群體海拔數(shù)據(jù)，在系統(tǒng)發(fā)育的框架下探討花粉-胚珠變異的影響因素。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：一是，無論是否考慮物種間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，物種的長柱花和短柱花的單花花粉量都與分別與其海拔高度呈顯著正相關(guān)�？赡艿慕忉屖歉吆０挝锓N需要產(chǎn)生相對更多的花粉，以應對不確定的傳粉環(huán)境；二是，在所有物種中，長柱花都產(chǎn)生小而多的花粉，短柱花產(chǎn)生大而少的花粉。物種間花粉大小與其對應的花柱長度呈顯著正相關(guān)，這有助于維持兩種花型間雄性適合度的平衡和花型多態(tài)性；三是，物種的胚珠數(shù)目在物種內(nèi)花型間沒有差異，也不受物種海拔高度影響，然而表現(xiàn)出很強的系統(tǒng)發(fā)育信號；四是，從二型花柱（異交）向同型花柱轉(zhuǎn)變（自交），花粉數(shù)目顯著減少了。在自交條件下，植物傾向于降低花粉數(shù)目以減少資源投入，支持自交綜合征的假說。
論文通訊作者張奠湘表示，該研究通過報春花屬物種的比較分析強調(diào)了影響植物花粉和胚珠產(chǎn)生的內(nèi)在和外在因素之間的復雜交互作用，并強調(diào)了分別考慮花粉和胚珠數(shù)據(jù)的重要性。以報春花屬為代表的二型花柱植物在有性生殖方面存在典型的形態(tài)與功能的趨同演化，是進化生物學的經(jīng)典議題之一。未來通過被子植物多譜系的比較研究，有望進一步理解功能性狀多次起源機制與適應意義。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/jse.13146
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