两型花柱克隆植物波缘报春克隆生长对有性繁殖的协同作用

Clonal plants can occupy patches rapidly through vegetative reproduction. However, the following multiplication and simultaneous blooming of reproductive shoots within a single genet can result in substantial geitonogamous pollination (i.e. pollen transfer from one flower to another within the same genet), which in turn leads to both female and male mating costs because of inbreeding depression and pollen discounting. It is obvious that the negative effect of big flowering display on sexual reproductive would be excluded to some degree If different genets occur together. However there are few researches concerning how such spatial structures are produced and their evolutionary significance on mating system. Primula siminata  is a typical distylous palnt and have the habitude of vegetative reproduction. We observed long-styled and short-styled genet usually occurred together. This project would quantify spatial structure to answer whether genets with reciprocal morphs co-occur more frequently, study the pollination biology to analyze the effect of spatial structure on sexual reproduction, and cultivate the plants with sophisticated designs to elucidate the reason causing such spatial structure. By this project, we will get more information about the relationship of vegetative reproduction and sexual reproduction, and understand more deeply how complex plant behaviors are and their adaptive significance.

克隆植物通过无性方式可以快速的占领资源斑块，但是克隆生长所产生的大的花展示会导致基株内花粉传递的增加，从而产生较高的自交率和繁殖资源的浪费。如果不同基株混杂在一起,在一定程度上是可以避免克隆生长对有性繁殖的不利因素，但是少有人量化该种‘有性-克隆’斑块空间结构形成的原因及其在调节克隆植物交配系统进化中重要的作用。两型花柱植物波缘报春能通过地下根茎形成分株，长花柱表型和短花柱表型的比例为1：1，而长花柱表型和短花柱表型往往混杂在一个斑块中，说明该物种克隆繁殖中也存在有性繁殖。本项目将通过常规的传粉生态学实验来说明互补表型基株的共存利于有性繁殖，空间结构分析来探明自然斑块是否趋向于互补表型共存，栽培实验来研究是否表型间存在识别机制以利于互补表型的基株定居和共存。通过这些研究，我们将更深刻理解植物克隆生长和有性繁殖的关系，植物行为模式的复杂性等科学问题。

植物识别是近年来植物科学研究的热点问题之一，本项目以具克隆繁殖能力的两型花柱植物波缘报春这一特殊材料，探讨不同表型的植物是否可以识别彼此，并在此基础上采取灵活的生长策略以利于自身繁殖适合度的实现。经过项目的实施，我们对波缘报春的繁殖特性进行了研究，发现其是典型的两型花柱植物，具有自交和同型不亲和现象，当单一表型完全占有一个斑块时，它们的结实率非常低，两个表型共存一个斑块时，有性繁殖得到了极大的提高。栽培实验证明不同表型的两个个体共存时，这两个个体的根分配很小，能够更’友好‘地共存；当两个表型相同的个体共存时，它们有着更多地根分配，因此趋向于采取竞争性的生长策略。因此我们的实验初步证明了波缘报春的根系可以识别交配对象，当邻居是潜在的交配对象时，采取合作的生长策略，给彼此生长空间以用于将来的有性繁殖；当邻居的’性别‘和自身相同，采取竞争性的交配策略最终独占斑块。另外利用项目的资助，我们还对其它3种报春花属植物和4种龙胆科植物的繁殖生态学进行了研究，本项目共发表SCI研究论文4篇，研究团队人员的科学研究能力得到了极大的提高，这对于提高我国植物进化生态学的研究水平起到了一定的作用。