异型花柱植物交配网络格局对花表型多态性维持影响

Sexual system presents great diversity in flowering plants, and the genetic differentiation of sexual expression status between individuals leads to floral polymorphism in the population level. The floral morph structure in heterostylous species were infulenced by natural selection, random processes and gene flow. The mechanism of floral polymorphism maintenance is not clear in heterostylous species. In this project, we us microsatellite marker based parentage analysis method to study the infulence factors of floral polymorphism in distylous species Luculia pinceana. With combining data of microsatellite genotyping in parent offspring series and geographical distribution data of two floral morphs, our study expect to detect the intensity and dispersal distance of pollen mediated gene flow in three different mating patterns which including six different mating directions, i.e. disassortative mating, assortative mating and selfing. With comparing the symmetry of gene flow between reciprocal directions in each mating patterns, we expect to build the overall characteristics of the pattern of mating networks in the dimorphic population of this distylous species, and to reveal the possible infulence of real reproductive success on phenotypic gender polymorphism shaped by different floral morphs. The project will advance the understanding of origin，maintain and stabilization on floral polymorphism in heterostylous species.

有花植物两性功能展示式样具有极大的多样性，性表达状态在个体间的可遗传分化使得诸多植物类群在种群层次上呈现多态现象。异型花柱植物花表型比率受自然选择、随机过程和基因流等多种因素共同影响，其种群内花表型多态性维持机制尚不明确。本项目以二型花柱植物滇丁香为研究对象，采用微卫星标记为基础的亲本分析方法，将亲本子代系列微卫星分型数据与两种花型的亲本地理嵌套数据相结合，检测该植物二态居群内非选型交配、选型交配和自交三种不同交配模式下六种不同交配方向上花粉介导的基因流强度和散布距离，分析长花柱型和短花柱型植株在三种交配模式内部互逆方向上基因流对称性，构建该植物二态种群内整体交配网络格局特征，以期揭示两种不同花型参与的各种交配模式下现实的繁殖成功对种群内花表型多态性维持的影响。项目研究结果对于深入理解异型花柱植物种群内表型性别发生、维持和稳定等重要生态问题具有重要意义。

在异型花柱物种中，传粉生态和花部综合征共同影响花粉流的方向和强度，当同型交配亲和时，这种外部的生态影响将可能导致选型和非选型交配强度出现不对称的分化，进而影响二态种群的维持。本项目利用二型花柱植物滇丁香具有同型异交亲和的特性，通过比较该物种二态种群内潜在的和现实的交配网络结构，探讨交配网络格局对种群内花型多态性稳定性的影响。以此检验达尔文提出的互逆的雌雄异位能够促进花型间花粉传递效率的假说。本项目通过测量花部综合征的多个形态指数，包括雌雄繁殖器官的高度位置，重叠程度以及花粉产量，估算潜在的同型和异型交配频率。同时，基于微卫星SSR标记的父本推断方法，检测自然传粉的二态种群内现实的交配网络结构。研究结果表明在二型花柱植物滇丁香二态种群内现实的交配方式以非选型交配为主（62.3%）选型交配为辅（37.7%），但是非选型交配的比率低于由花部形态决定的预期占比。这表明二型花柱植物互逆的雌雄异位程度并不能完全决定专性异交，其中最可能的原因是传粉者在转移花粉过程中，尽管高位和低位的花药接触传粉者不同的体表部位，但是两个花粉库之间存在花粉交流，由此导致非选型交配事件转化为选型交配。我们的结果同时也表明，异型花柱植物二态种群的维持不仅依赖于异型花柱综合征，同时异型不亲和性也将起到及其重要的作用，它可以在很大程度上避免花粉库之间的花粉交流所引起的选型交配。