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雲南大學李慶軍團隊在Ecology發表傳粉生物學重要研究成果

2021-03-16  點擊:[]

近日,雲南大學生態學與進化生物學實驗室植物進化生態學研究組李慶軍團隊在傳粉生物學方面取得重要研究,並以 “Dual mechanisms of autonomous selfing in Roscoea nepalensis (Zingiberaceae)”為題,在生態學權威期刊Ecology(doi: 10.1002/ecy.3337)發表論文,該論文是雲南大學首次以第一(或通訊)作者在Ecology發表的研究成果。

被子植物中多樣的傳粉機制是生態學和進化生物最具吸引力的研究內容。延遲自交的雙重機制是有花植物中的常見現象,但其僅在單花水平發揮作用,例如花的萎蔫,伴隨不完全雌雄異熟的花器官的生長和移動,及自交不親和性的短暫丟失。花柱縮短式雌雄異位(reduced herkogamy)和柱頭具有分泌物均是促進自交的機制,當二者同時存在時,兩種自交機制就會同時與異交產生競爭,目前對這種二者共同作用的機制還缺乏瞭解。尼泊爾象牙參(Roscoea nepalensis)隸屬姜科象牙參屬,分佈於喜瑪拉雅山脈的尼泊爾境內。該物種花白色,花冠管較長,有花蜜,具備長喙傳粉昆蟲、蝴蝶及天蛾的傳粉綜合徵。

李慶軍研究員指導的尼泊爾籍博士後Babu Ram Paudel經過連續兩年對超過1200朵花的觀測,沒有發現任何的傳粉昆蟲為尼泊爾象牙參傳粉,即便如此,其坐果率超過80%。此外,觀測還發現其中20%的花朵在花葯生長的中期時會在柱頭形成一個神祕的小液滴。深入的研究發現,尼泊爾象牙參中存在兩種自交機制,一種是通過柱頭分泌物實現傳粉(約佔20%),另一種通過柱頭的逐漸收縮實現柱頭與花葯的接觸(約佔80%)。具有柱頭分泌物的個體不會通過花柱的收縮進行自交。兩種主動自交機制均發生在花期中最吸引傳粉的階段,説明自交機制可能是近期才進化出來的特性。本研究的發現拓展了人們對被子植物傳粉系統的認識,同時也提出了有關傳粉昆蟲缺失時,植物如何實現繁殖保障的新假説。

  圖:尼泊爾象牙參(Roscoea nepalensis)的分佈地點(A),生境(B,C)及兩種自交機制(D-F:柱頭形成液滴;G-I:柱頭收縮)

該研究也給我們一個重要的提示,在全球傳粉昆蟲減少的前提下,極端環境中少量的有花植物可能演化出特殊的繁殖策略,以保證物種的延續,但大多數植物可能還來不及進化出相應的對策,就會面臨繁殖困難、物種消失的局面,生物多樣性的保護應該採取綜合的保護措施,對生態系統中的所有成分進行全面保護。

李慶軍研究團隊近年來依託雲南省植物繁殖適應與進化生態學重點實驗室(籌),圍繞喜馬拉雅和中國橫斷山植物多樣性的起源和維持機制開展研究,先後對這一地區分佈的特殊高山植物類羣象牙參屬(Roscoea)開展了繁殖生態學與物種進化機制研究,先後在Ecology、Evolution、New Phytologist、Journal of Biogeography等國際重要生態學、植物學刊物上發表了多篇研究論文,揭示了該植物類羣的繁殖多樣性、物種起源與分化,以及動-植物協同進化對植物繁育系統的塑造等理論問題,對於該地區生物多樣性的保護具有重要的科學意義。


  供稿:生態學與進化生物學實驗室

  編輯:李哲

責任編輯:王盡遙


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