虫媒两性花植物传粉受限后繁育系统的适应性进化

人类活动导致的环境快速变化明显干扰了传粉者和植物之间的关系，传粉限制广泛的存在于自然界中，相关研究工作已经占据了进化生态学领域的前沿阵地之一。不过，当前研究主要关注传粉受限后植物交配过程的实现，对植物繁育系统各构成组件的适应性进化模式和机制的研究仍存在相当不足。虫媒植物广泛存在的混合交配系统中自交发生的机制是当前进化生态学研究的一个热点问题。公认的理论假说之一是传粉波动带来的生殖风险可能驱使植物在进化过程中保留自交作为繁殖保障来完成传代，这一理论缺乏足够多的实验研究证据。当前自然界中广泛存在的传粉受限问题为此类研究提供了良好的实验研究平台。本研究拟选取有一定研究基础的具有混合交配系统的代表虫媒两性花植物，以遭受不同程度传粉限制的居群为比较研究对象，深入分析繁育系统构成的响应模式，为繁育系统进化相关理论提供更多的实验证据，同时为环境变化条件下规避环境风险和科学管理自然资源提供相关的科学支撑。

人类活动导致环境的快速变化对开花植物的生殖过程带来了极大干扰，其中最显著的影响之一是花粉限制。人类活动可能导致植物生境片段化，居群规模下降进而引起传粉者不足或花粉质量低下，这些是花粉限制的主要原因。具有混合交配系统的开花植物在应对花粉限制时会快速调整其交配策略。已有的研究多表明，具有混合交配系统的两性花植物在受到人类活动胁迫时会倾向于选择自交。然而，当前关注这一问题的研究绝大多数集中在居群遗传学层面上，旨在揭示群体的交配系统构成情况的规律性变化。在传粉受限情况下，将植物的传粉、开花策略、性配置、生殖策略以及有性生殖产出效率等问题与交配系统变化一起进行综合考虑的研究仍然十分缺乏。这些研究将会在传粉限制与交配系统适应性进化的认识之间架起桥梁，帮助人们更好理解人类活动对环境中开花植物直接或间接影响的过程和结果。围绕这一背景，本项目选取了若干具有混合交配系统的两性花植物展开了深入研究，取得了一些比较有价值的研究结果。第一，揭示了水生植物花蔺应对雨水胁迫的一种特殊的开花策略，即以快速的花药可逆开合机制来保证花粉质量，延长雄性功能时间。第二，揭示了淫羊藿属植物在不同传粉环境下具有不同的开花策略和性配置式样，最大程度地满足雄性功能的体现。第三，报导了淫羊藿属植物不同开花策略在避免花粉干扰中的作用，并指出了雌雄异熟以及异位机制在该类群中的进化规律。第四，揭示了群落中伴生植物委陵菜密度对目标植物百脉根传粉限制的影响显著依赖于传粉者丰度水平。第五，报导了通泉草属植物二裂片柱头敏触性水平的差异与繁育系统构成的适应性进化关系。第六，揭示了药用植物黄连野生片段化居群和人工栽培的大规模居群交配系统差异与开花策略与性配置之间的关系。第七，报导了具有泛化传粉系统的老鹳草属植物花的开口朝向显著影响了传粉者构成及其效率。第八，报导了蜂类传粉的紫堇属植物花序内花的开口朝向也明显影响传粉者的行为和效率。这些研究丰富人们对于开花植物在遭受传粉限制过程中开花策略与交配系统适应性进化的科学认识。