華南植物園二型花柱進化研究取得新進展

自從達爾文時代以來，植物交配系統的進化受到了眾多科學家的熱情關注，其中從異花授粉向自花授粉的轉變是其中最顯著的一種。異花授粉為主的二型花柱多態性向自花授粉為主的同型花柱的進化正代表了這樣的進化模式。這種交配系統的轉變對種群的繁殖生態，譜系地理，群體遺傳和進化產生了顯著的影響。報春花屬植物以中國西南山地為現代分布中心，歷來是研究二型花柱進化的模式植物。其中，迎陽報春（Primulaoreodoxa）是一個典型的代表，僅分布在四川盆地西側的亞高山地區。複雜的花型多態性為研究促進二型花柱進化的生態因子及其遺傳後果提供了理想的模式。

中科院華南植物園袁帥和石苗苗等科研人員在張奠湘研究員的指導下運用傳粉生態學，群體遺傳學和譜系地理學的手段研究了二型花柱向同型花柱轉變過程中的三個問題：1）二型花柱和同型花柱的結構差異，地理分布差異和繁殖特性差異；2）海拔高度是否影響傳粉昆蟲的訪花頻率和種群的近交程度？3）二型花柱向同型花柱轉變的頻率是多少，由此帶來什麼樣的遺傳後果？研究結果表明，同型花柱類型比二型花柱結更多的果實和種子，儘管前者的長喙昆蟲訪花頻率更低。由於能夠自然自花授粉（繁殖保障），同型花柱在進化中取得優勢，儘管其遺傳多樣性有所降低。隨著海拔升高，長喙昆蟲訪花頻率降低，種群的近交程度升高。受限的傳粉昆蟲訪花頻率和同型花柱的繁殖保障作用是二型花柱向同型花柱進化的主要原因。這些研究結果為交配系統轉變中的生態因子的作用及其遺傳的變化提供了有力證據。

相關研究得到國家自然科學基金的支持。研究成果發表在國際學術期刊Annals of Botany(2017, 120:775-789)上。

圖1.迎陽報春及其傳粉者

圖2.迎陽報春花型地理結構和譜系地理結構

文章鏈接：

https://doi.org/10.1093/aob/mcx098

來源：中國科學院華南植物園

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！