同域植物传粉互作机制及其对濒危植物有性生殖的影响

在开花植物的传粉生态学研究中，侧重于单一植物种的研究远比关注同域植物种间传粉相互作用的研究要多。共享相同类型传粉者的植物种间传粉相互作用关系通常被认为是竞争性的，近年的研究显示传粉促进作用在自然生态系统中也应该普遍存在；不过，其表现式样、原因以及内在机制等急需完善。由于开花植物小居群面临的诸多问题以及其传粉系统的不稳定性，使其成为研究植物种间传粉相互作用的良好平台。濒危植物面临的重要困境之一就是其居群规模低下，有性生殖的衰退使得后代对居群更新贡献不够。在濒危开花植物保护生物学研究中，植物与植物、植物与传粉者的相关性都得到了较多关注，但是鲜有研究评价与其伴生植物种间传粉相互作用对其有性生殖过程的潜在影响。本项目拟选取若干代表濒危开花植物，试图将上述关联学科的热点问题有机整合在一个研究体系中，相关研究将为丰富和发展进化生态学相关领域的理论提供实验依据；同时也将对濒危开花植物的保护提供有益参考。

传粉生物学的研究主要集中在针对单一物种开花过程中有性生殖成功实现的途径和效率问题上，从而阐述开花植物的进化适应意义。然而，自然情况下，开花植物总是相互伴生在一起的，每一物种的传粉过程往往不是孤立的，而是彼此交叉、相互影响的。传粉互作的模式及其结果在不同研究间表现出了极大的差异，致力于阐述其机制的研究仍不多见。本项目从自然情况下同域分布的开花植物入手，有针对性选取了花粉-柱头相互作用、花部结构式样差异、群落环境差异以及传粉者差异等要素，深入研究了传粉互作的式样和结果，并探讨了其潜在的机制。针对花蔺两种花型的花粉-柱头相互作用的研究显示，混合居群中表现出单侧的传粉促进作用，原因是白色花型花粉能显著红色花型植物的雄性和雌性适合度。针对花部结构式样差异，项目首先研究了密穗马先蒿和不丹黄耆的研究表明，二者都通过花蜜来吸引并共享传粉者，在稀疏斑块中极大增加了传粉频率，但二者花部结构差异很好阻止了花粉干扰，进而极大的缓解了密穗马先蒿的花粉限制；第二，针对长管类马先蒿因传粉互作而引起的混合花粉落置的影响进行了研究，结果表明花冠管的伸长能有效阻止不正确花粉的授粉机会。针对群落环境差异，项目首先研究了栽培黄连和野生黄连的传粉差异，结果表明密度效应极大的缓解了栽培黄连的传粉限制，这种定向选择使得两种居群黄连的繁育系统构成发生了明显的变化；第二，项目还对不同传粉强度下的百脉根和委陵菜的传粉互作式样和结果进行了研究，结果表明在传粉者丰度大的情况下二者表现出明显的促进作用，反之，在传粉者资源不足的情况下则表现出竞争作用；第三，项目在对在不同群落环境中蜜蜂介入的情况下密穗马先蒿和不丹黄耆的传粉互作进行了研究，结果表明，蜜蜂过早的介入会导致明显的竞争作用，而在熊蜂证据主导位置后的介入则加大促进的效果。针对传粉者组成的差异，项目针对密穗马先蒿不同传粉者的传粉式样、效率及其对植物有性生殖成功的影响结果进行了研究，并探讨了这种差异在群落环境中对传粉互作的影响。总体而言，项目深入探讨了传粉互作的发生机制与植物花部结构、群落环境以及传粉者组成密切相关，传粉互作式样和结果有其特定的群落属性，为深入揭示传粉互作的机制作出了一定贡献；项目还探讨了传粉互作在濒危开花植物保护中的作用。