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华中师范大学黄双全课题组研究成果在《New Phytologist》发表

来源:湖北自考网 时间:2016-05-17 10:17:22

日前,黄双全课题组关于“近缘植物如何降低生殖干扰,维持物种共存”的研究取得进展,相关结果在线发表于国际植物学主流期刊《New Phytologist》(《新植物学家》,见Tong Ze-Yu and Huang Shuang-Quan, 2016. Pre- and post-pollination interaction between six co-flowering Pedicularis species via heterospecific pollen transfer. New Phytologist, doi: 10.1111/nph.14005),这是黄双全在New Phytologist发表的第10篇通讯作者论文。

同时开花的近缘植物,如果有共同的传粉动物就可能造成不同植物种间的生殖干扰。传粉者在不同开花植物之间访花,可将同种或异种的花粉传递到植物的雌性结构——柱头上,而柱头上落置异种的花粉对花粉供体和花粉受体植物双方均有不利影响,那么这些近缘植物是如何降低生殖干扰,而维持物种共存的呢?

马先蒿属是我国西南地区物种多样性高,分化强烈的植物类群。在横断山区的高山草甸,常见数种马先蒿在夏季同时开花,而且马先蒿属的有效传粉者都为熊蜂,为研究近缘物种共享传粉者是如何避免和降低生殖干扰提供了合适的研究材料。黄双全课题组曾用花粉标记的方法,研究了熊蜂虫体携带同域分布的3种马先蒿花粉的部位、柱头接触虫体的部位。他们发现3种马先蒿的花粉在熊蜂虫体上都各有一个主要的落置区域,与柱头接触虫体的位置相对应,从而降低了种间的传粉传递,但传粉的精确性没有人们以前想象地那么高,相关结果以封面文章发表在New Phytologist(Huang & Shi, 2013)。

为进一步定量分析种间花粉干扰的程度,博士生童泽宇在黄双全教授的指导下,在华中师范大学香格里拉高山植物园野外生物学基地继续对马先蒿属植物进行了研究。他们选择了自然状态下混合生长的由6种马先蒿形成的4个种对,在众多样方中进行了两年的传粉者观察,结果表明传粉者在访花时具有很高的恒定性,即传粉者在单次飞行觅食过程中通常只会专注于访问种对中的一种马先蒿,从而大大降低异种花粉传递的可能性。同时他们统计了各配对中马先蒿柱头上落置的异种花粉情况,发现异种花粉落置比例维持在较低的水平,但总体上配对中具有较长花柱的马先蒿柱头上落置了更高比例的异种花粉。他们对配对中的马先蒿种进行了两两授粉,并观察异种花粉管的生长情况,发现来自具有较长花柱种的花粉能够一直生长进入具较短花柱种的胚珠,而反之来自具有较短花柱种的花粉则无法进入较长花柱种的胚珠,而在有些情况下甚至无法在柱头上萌发。

该研究表明,在传粉前,传粉者的访问恒定性在减少异种花粉传递中起到重要的作用,而在传粉后过程中,花粉-花柱的相互作用也可以进一步减缓异种花粉的干扰,这一点对于具有较长花柱的马先蒿种来说更为明显。这项研究为揭示不同近缘物种如何实现同域共存、维持物种边界奠定了重要基础。

《New Phytologist》(《新植物学家》)是有百余年历史的经典植物学杂志,主要发表植物生理、发育、进化与环境等方面的研究,2014年在ISI植物科学领域为Top 3% (6/204)。黄双全教授此前在New Phytologist发表了9篇通讯作者论文,其中4篇为cover story。

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