基于传粉适应的被子植物花药结构和功能的进化生态学研究

花药作为花粉发育和储藏的器官，控制着花粉散失的时间、方式和效率，与被子植物有性生殖过程密切相关。当前，有关花药的研究主要集中在开裂的生理机制以及成熟和开裂的发育等方面。对花药的进化生态学研究则主要集中在有关散粉效率这一功能上，且大多局限在理论研究层面，实验研究甚为不足。花粉在花药中发育成熟并散播出来是传粉的前提，而花药在结构和功能上又是如何来体现对完成被子植物不同有性生殖策略的适应？ .项目拟从两个层次展开，首先选取传粉媒介和性系统状态具有明显差异的若干被子植物类群，通过深入比较不同类群花药结构及其在功能体现方面的差异，探寻花药适应性进化的一般规律。其次选择具有类似交配系统的代表性近缘类群，研究在传粉环境发生改变的条件下，花药为适应有性生殖策略变化而在结构和功能上所进行的调整，阐明其适应性进化的模式和机制。相关研究结果将丰富对被子植物繁育系统的全面理解，为培育学科领域内新的增长点做出贡献。

花药作为花粉发育和储藏的器官，控制着花粉散失的时间、方式和效率，与被子植物有性生殖过程密切相关。.本项目选取传粉媒介和性系统状态具有明显差异的被子植物11科、11属共近20个物种作为代表类群，试图通过比较不同类群之间花药结构及其功能体现方面的差异，探寻花药适应传粉进化的一般规律。并针对若干具有类似交配系统的近缘代表类群，研究了在传粉环境发生改变的条件下，花药为适应有性生殖策略变化而在结构和功能上所进行的适应性调整。.有关花蔺科花蔺属植物的研究结果表明，该植物已经形成了一种可逆的花药快速开合机制来应对雨水潜在的影响，花药壁表皮细胞的特殊结构构成了花药可逆开合的基础；这种机制可以保证花粉活力的较长时间维持，有效避免了花粉损失，进而促进雄性适合度的提升。.对花药瓣裂类群的淫羊藿属植物的研究表明，其花药在开裂过程中特殊的药壁上卷运动，可以有效控制花粉的呈现量与释放速度，体现出应对不同传粉效率传粉者的一种有效适应；此外，对该类群兼具雌雄异位和雌雄异熟特征植物的研究还表明，相对发达的雌雄异位比雌雄异熟更能有效地降低性别干扰。认为其雌雄异位应较雌雄异熟被优先选择，形成一种有效避免性别干扰的机制。.有关虎耳草科梅花草属植物雄蕊级联运动的研究结果显示，在其诸多访花昆虫中，最重要的有效传粉者为一种传粉效率相对较低的小型蜂类。植物雄蕊级联的运动是对这一特定传粉者选择压力下的有效适应，既能避免花粉折损、保证最大化的雄性适合度，又可通过散粉后的雄蕊运动，避免雌雄功能间的干扰。.对分别代表泛化传粉类型的老鹳草属和特化传粉类型的紫堇属植物所进行的研究结果表明，对植物的开花式样的任何人为改变，都会直接导致传粉者访花行为的改变和访花频率的减少，进而引起传粉效率和植物有性生殖率的下降。研究结果为植物开花式样的进化受传粉者选择提供了新的试验证据。