小毛姜花克隆生长对两性适合度的影响及其生态学意义

克隆生长和有性繁殖是相互作用、相互影响的过程。克隆生长不可避免的带来了同株异花授粉，而同株异花授粉意味着花粉输出下降的雄性适合度代价，和通过干扰结实产生的雌性适合度代价。克隆植物基株的大小和密度、克隆构型、种群遗传结构和大小等都可能会对交配系统产生影响，从而影响到植物的两性适合度。本项目以姜科小毛姜花（Hedychium villosum var. tenuiflorum）为材料，通过对其克隆特性、开花和传粉特性的观察和研究，对自然种群的调查，设置不同的人工操控试验，结合分子标记技术，从克隆大小、克隆构型、种群大小和克隆密度等方面，综合研究克隆生长对雄性适合度（花粉输出）和雌性适合度（结实）及交配格局的影响，探讨植物克隆生长对有性繁殖影响的生态学意义和进化含义。其结果对揭示植物克隆生长和有性繁殖相互关系的适应意义和进化途径具有十分重要的理论意义和科学价值。

本项目的研究目标是以姜科小毛姜花（Hedychium tenuiflorum）为材料，综合研究克隆生长对两性适合度及交配格局的影响，探讨植物克隆生长对有性繁殖影响的生态学意义和进化含义。经过3年的研究，达到了预期的目标：小毛姜花为自交不亲和的二倍体植物，具有很强的克隆生长能力，单个克隆具1-46个花序，每个花序有18.70±4.16小花序同时开花。希弄蝶印度亚种Hyarotis adrastus prabus和葡萄昼天蛾Spnecodina caudata是小毛姜花的有效传粉者，每次访问多个花序的多朵花，导致了严重的同株异花授粉；而人工异交、先自交后异交、先异交后自交、自交异交花粉同时授粉处理的试验结果表明，同株异花花粉对结实具有显著的干扰，降低了雌性适合度。野外调查发现，不同种群小毛姜花的克隆大小和结实率之间都具有显著的负相关性，即小毛姜花的自然结实随着个体开花分枝数的增加而降低。对小毛姜花克隆生长构型进行AFLP分子标记鉴定， 489取样为45个克隆，表明小毛姜花自然种群不同克隆之间相互交叉生长，这在一定程度上降低了同株异花授粉的程度。在对同域分布的附生兰科植物芳香石豆兰的研究中，发现其自交授粉不结实，异交授粉结实率达90%以上，为自交不亲和的繁育系统，同时具有较强的克隆生长能力，同一个体花期内有大量的花同时开放，中华蜜蜂（Apis cerana cerana)是芳香石豆唯一的有效传粉者，具有较高的访问频率，自然种群中有较高的花粉块移出率和柱头花粉块沉降率，其平均单次访花4.92 ± 0.40 朵，造成了严重的同株异花传粉。芳香石豆附生于石灰岩森林山顶岩石或树干上，种群密度较低，使得不同个体之间花粉交流困难，自交不亲和的特性导致了芳香石豆兰自然不结实。本项目目前已发表研究论文5 篇，其中SCI收录3篇，CSCD收录2篇，另有3篇论文在写作或投稿中，培养博士研究生1名，硕士研究生3名。