CH-CL系统中两型花的维持机制及对种群遗传结构的影响

There is special reproductive strategy in plants with dimorphs mating system which include the chasmogamous (CH) and cleistogamous flowers (CL), the further researches to the mating system can help us to understand evolution way of plant mating systems and response strategy to environmental changing. The present study mainly includes the following four aspects: 1) Effects of seed sources and parents on fitness of offspring in different stages of life history; 2) Effects of the seed dispersal pattern and local condition on fitness of offspring; 3) Effect of the endogenous hormone contents in rhizome on flowering pattern in the species; 4) Effects of reproductive mode on population genetic structure. This study will use Pseudostellaria heterophylla (Caryophyllaceae) as research material which distributed widely in China and has important economic value, by means of field investigation, artificial control experiment and physiological ecology and molecular ecology, our researches will focus on the maintenance mechanism of two types of flowers in the CH-CL reproductive system and effects on population genetic structure, in order to provide new knowledge for understanding evolutionary stability mechanism of the reproductive system.

由开花受精花（CH）和闭花受精花(CL)组成的二态交配系统植物有着特殊的繁殖策略，对其深入研究可以帮助我们理解植物交配系统的进化趋势以及植物对环境条件变化的应对策略。目前对太子参的研究主要包括以下四方面内容：1）种子来源、性质对子代在生活史不同阶段适合度的影响；2）种子的散布模式、亲本的微环境对子代适合度的影响；3）根茎中内源激素含量的变化对开花模式的影响；4）繁殖模式对遗传结构的影响。本研究将以广泛分布于我国而有重要经济价值的石竹科植物异叶假繁缕即太子参为研究对象，通过野外调查及人工控制条件下的对比实验，以及通过生理生态和分子生态学研究手段，重点解决该种的二态混合交配系统中两性花的维持机制及对种群遗传结构的影响，从而为深入认识该系统的进化稳定性机制提供新的知识。

项目组按计划对二态混合交配系统植物异叶假繁缕（太子参）的进化稳定机制进行了系统研究，在近4年的时间里，通过野外调查及人工控制条件下的对比实验，以及通过生理生态和分子生态学研究手段，获得了大量有价值的数据和实验结果。我们发现1）两种花的次序性开花结实对后期产生的CL花的数量和种子数有影响，CL花的数量和种子产量又会影响当年根茎重，进而影响次年CH花的产量。2）该种的根际微生物在不同范围内不论是种类还是菌群数量均有显著差异，离母株近的幼苗成活率更高，生长也更好，说明种子的散布模式是该种CH-CL系统中两型花维持机制的重要原因。3）用反向色谱-质谱检测器及外标法对不同时期根茎中的赤霉素、生长素和细胞分裂素进行准确认证和定量分析，结果证明了我们前期的推测，即两种花的物候期受内源激素水平决定，激素水平是植物体对环境条件的应答。4）利用RAPD分子标记技术研究了种群的遗传结构和多样性，结果显示二态（CH/CL）植物太子参的繁育系统对居群的遗传结构有很大影响，闭锁花（CL花）相较开放花（CH花）能够产生大量种子是导致太子参的繁育方式更趋向于自交植物的繁育方式的主要原因。