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云南大学李庆军团队在Ecology发表传粉生物学重要研究成果

2021-03-16  

近日,云南大学生态学与进化生物学实验室植物进化生态学研究组李庆军团队在传粉生物学方面取得重要研究,并以 “Dual mechanisms of autonomous selfing in Roscoea nepalensis (Zingiberaceae)”为题,在生态学权威期刊Ecology(doi: 10.1002/ecy.3337)发表论文,该论文是云南大学首次以第一(或通讯)作者在Ecology发表的研究成果。

被子植物中多样的传粉机制是生态学和进化生物最具吸引力的研究内容。延迟自交的双重机制是有花植物中的常见现象,但其仅在单花水平发挥作用,例如花的萎蔫、伴随不完全雌雄异熟的花器官的生长和移动、自交不亲和性的短暂丢失。花柱缩短式雌雄异位(reduced herkogamy)和柱头具有分泌物均是促进自交的机制,当二者同时存在时,两种自交机制就会同时与异交产生竞争,目前对这种二者共同作用的机制还缺乏了解。尼泊尔象牙参(Roscoea nepalensis)隶属姜科象牙参属,分布于喜玛拉雅山脉的尼泊尔境内。该物种花白色,花冠管较长,有花蜜,具备长喙传粉昆虫、蝴蝶及天蛾的传粉综合征。

李庆军研究员指导的尼泊尔籍博士后Babu Ram Paudel经过连续两年对超过1200朵花的观测,没有发现任何的传粉昆虫为尼泊尔象牙参传粉,即便如此,其坐果率超过80%。此外,观测还发现其中20%的花朵在花药生长的中期时会在柱头形成一个神秘的小液滴。深入研究发现,尼泊尔象牙参中存在两种自交机制,一种是通过柱头分泌物实现传粉(约占20%),另一种是通过柱头的逐渐收缩实现柱头与花药的接触(约占80%)。具有柱头分泌物的个体不会通过花柱的收缩进行自交。两种主动自交机制均发生在花期中最吸引传粉的阶段,说明自交机制可能是近期才进化出来的特性。本研究的发现拓展了人们对被子植物传粉系统的认识,同时也提出了有关传粉昆虫缺失时,植物如何实现繁殖保障的新假说。

  图:尼泊尔象牙参(Roscoea nepalensis)的分布地点(A),生境(B,C)及两种自交机制(D-F:柱头形成液滴;G-I:柱头收缩)

该研究也给我们一个重要的提示,在全球传粉昆虫减少的前提下,极端环境中少量的有花植物可能演化出特殊的繁殖策略,以保证物种的延续,但大多数植物可能还来不及进化出相应的对策,就会面临繁殖困难、物种消失的局面,生物多样性的保护应该采取综合的保护措施,对生态系统中的所有成分进行全面保护。

李庆军研究团队近年来依托云南省植物繁殖适应与进化生态学重点实验室(筹),围绕喜马拉雅和中国横断山植物多样性的起源和维持机制开展研究,先后对这一地区分布的特殊高山植物类群象牙参属(Roscoea)开展了繁殖生态学与物种进化机制研究,先后在Ecology、Evolution、New Phytologist、Journal of Biogeography等国际重要生态学、植物学刊物上发表了多篇研究论文,揭示了该植物类群的繁殖多样性、物种起源与分化,以及动-植物协同进化对植物繁育系统的塑造等理论问题,对于该地区生物多样性的保护具有重要的科学意义。


  供稿:生态学与进化生物学实验室

  编辑:李哲

责任编辑:王尽遥


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