开瓣豹子花性表达的格局与机制：资源分配是关键因素吗？

性分配理论认为雌雄功能的分与合是资源在两性功能间权衡和优化配置的适应性结果。该理论预测，植物资源分配到雌雄功能的比例和个体大小密切相关。然而，相关研究忽视了多年生植物繁殖的特点，导致我们对性表达格局及其机制的认识存在盲区。本项目选取性表达具有丰富时空变异的开瓣豹子花为研究系统，野外实验与温室操控实验相结合，在确定该植物性表达时空格局的基础上，针对多年生植物当前繁殖投入与未来的繁殖投入、存活之间存在权衡这一特点，确定繁殖资源的动态变化，全面地检验在该动态下大小依赖的性别分配假说和相应的性表达变异，从而回答资源分配规律是不是决定豹子花的性表达的机制。项目希望通过大胆假设和小心求证阐明资源分配对多年生植物性进化的作用，丰富和加深我们对植物性系统进化这一进化生物学热点议题的理解。豹子花是横断山野生花卉的明星，项目还希望为豹子花的开发提供理论依据和实践经验。

植物性系统多样性及其适应意义是进化生物学研究的主题之一。植物性系统多样性主要体现在两性花、单性花在不同水平的时空组合。性分配理论认为，植物的个体大小会影响植物分配到雄性功能和雌性功能的资源比例，进一步可能影响到植物性表达的格局。然而大家普遍忽略了个体大小（资源）年际间的动态变化对植物性表达的影响及其适应意义。本项目对多年生百合科植物开瓣豹子花的性表达格局的时空变异规律进行了研究，并在此基础上进一步确定了资源动态变化和性表达变化的关系。我们发现该植物是是具有变性能力的性两相植物。在自然居群中，处于雌相态的个体（雌性）个体大小显著大于处于雄相态（雄性）的，并具有更多的资源投入到繁殖功能上。我们对改变性别状态的个体进行连续调查，发现性别的改变方向和个体大小的变化一致，表明个体大小是性别转换的决定性因素。该结果支持大小优势假说对变性植物进化的解释。开瓣豹子花根据资源状况相应选择性表达性的这种性策略有利于实现生命周期内适合度收益最大化。同时，我们根据标本信息对属于原豹子花属的六种植物进行调查，发现这些植物普遍具有雄花，雄花和雄性个体的出现是大小依赖性分配的结果。本研究不但更正了我们对一直以来对豹子花属植物性系统的错误认识，而且以研究实例说明利用腊叶标本开展植物性系统多样性的可行性。本项目的研究丰富了我们对植物性多态性的认识，尤其是对横断山区植物繁殖适应策略的认识。