群落环境下传粉者介导的选择作用与马先蒿属代表植物的花部性状分异

Pollinator is regarded as one of the key factors in evolution of flower diversity. Different pollinators may cause rapid divergence in flower design for closely related species. However, many plants from a single genus are sympatric and pollinated by the same pollinators and co-flowered with each other, for example, Pedicularis species. The linkage between pollinator-mediated selection and the high flower diversity of the genus needs further investigations. Based on previous studies and review of relevant literatures, I hypothesize that pollinator-mediated selection of floral traits in Pedicularis should be influenced by community context. Differences in community characteristics may play important role in the floral divergence of species of the genus from Hengduan Mountain, the biodiversity hotspot. In this project, three Pedicularis species will be used to test the hypothesis. Firstly, I will select several populations with different community characteristics for each species by qualifying each of the community characteristics. Secondly, selection of several floral traits will be evaluated via female fitness e.g. seed number or weight per individual and/or conspecific pollen deposition on stigma per flower. Moreover, hand supplemental pollination will be used to eliminate the pollinator-mediated selection on floral traits. Finally, I will use statistical tools of multivariate and generalized lineal mixed model to find the community factor(s) affecting the pollinator-mediated selection on floral traits. Results of this project may uncover the role of community context on floral divergence for species shared similar pollinators and moreover, enrich our understanding of floral evolution in Pedicularis and related other taxa from Hengduan Mountain, the area of biodiversity hotspot.

传粉者被认为是被子植物花的多样性形成过程中的重要驱动力之一。植物花部性状在接受不同传粉者访问过程中会发生明显的分异。然而，自然界中很多近缘开花植物有相同传粉者类型、同域分布且花期重叠，同时表现出极其丰富的花部性状分异，如马先蒿属植物。传粉者介导的选择在该属植物花部性状分异中的作用值得深入研究。在分析文献和大量前期工作的基础上，申请人认为对于横断山脉这一生物多样性热点地区的马先蒿而言，不同群落环境条件可能潜在的影响传粉者介导的选择作用。本项目拟选取三种马先蒿属植物，分别选取若干具有不同群落特征的居群，以若干花部性状为被选择对象，以居群中单个植株的同种花粉落置、种子产量或质量为适合度衡量指标来测算选择方式和强度。利用多元分析和广义线性混合模型分析等方法手段，寻找影响传粉者介导的选择作用的群落因素，探索群落因素在花部分异中的作用。相关结果将有助于理解共享传粉者且同域分布开花植物的花部分异机制。

传粉者被认为是驱动被子植物花的多样性关键因子之一。拥有复杂花部分异的植物类群与其单一的传粉者类型之间的关系是进化生态学研究中的重要问题。马先蒿属植物常常在同一个群落中同时开花且均由熊蜂传粉，但花部性状分异巨大；本项目以密穗、拟鼻花、管花马先蒿等三种代表植物为调查对象，以它们所在群落中同时开花的马先蒿与其传粉熊蜂为研究系统，通过对花部形态（花大小）、吸引（颜色及气味）以及报酬（花蜜及其成分）等性状进行了采样和量化分析；对不同熊蜂种类、同一熊蜂的不同个体进行了访花偏好、行为特征以及遗传分化等进行了深入调查。通过二者的网络分析，深入验证了特征匹配假说、丰度假说以及中性假说，并结合植物的传粉及生殖适合度分析，探究了群落环境条件下，熊蜂对马先蒿开花性状的选择或偏好，从而深入评价传粉者熊蜂对马先蒿属植物的花部分异的影响。结果表明，马先蒿属植物的花部性状变异式样和幅度与传粉成功率（以花粉落置数和花粉管萌发数衡量）以及传粉者熊蜂类型及丰度密切相关；马先蒿属植物在传粉生态位重叠程度高的群落中传粉成功明显受到更大的竞争性抑制，该作用的强度与开花植物种类构成、花部性状的分异程度等密切相关；熊蜂-马先蒿间的相互作用受到植物的物种丰度、物候、花报酬以及熊蜂蜂震频率等多种因素的影响，不同种类的熊蜂对花部特征表现出不一样的访问偏好，群落中同时开花的马先蒿属植物之间存在着显著的传粉生态位分化；群落中不同马先蒿花的颜色、气味、报酬以及喙长及其卷曲程度、花冠大小及管长等花部特征，影响了熊蜂访问对象的选择决定，这种选择与植物的传粉适合度密切相关。这些结果丰富了对于马先蒿属植物花的多样性现状的认识，也拓展了我们对重要传粉者熊蜂传粉习性的全面理解。