中文摘要
立足国内、坚持在传粉生物学领域开展了系统工作,对植物的生殖策略与进化进行了有力探索。主要学术成果:(1) 植物的性系统及其传粉方式具有极大的多样性,对虫媒、风媒和水媒传粉系统等进行了野外观察和实验。阐述了沉水植物先期萌发的花粉管是适应缠绕柱头不被水浪冲走的机制,在植物与传粉者相互作用研究领域提出独到见解(发表在《Trends in Ecology & Evolution》上);(2)阐述了植物保护花粉免受雨水伤害的不同策略,为花的进化受冲突的选择压力影响提供了新证据;(3)提出繁殖保障是性系统为雄花两性花同株进化的选择压力之一;(4)发现柱头发育的可塑性是植物对不可预测传粉环境的适应;(5)提供有力证据支持传粉环境和传粉者选择影响植物性配置的假说。近5年,在植物进化生物学领域的权威杂志(《进化》、《美国博物学家》、《新植物学家》)发表了多篇第一或通讯作者论文。
结题摘要
课题组4年来围绕 “传粉生物学”这一主题,着力开展了花部特征演化的研究。我们从传粉者选择、非传粉者选择(植食动物、环境因子)等方面研究了花部特征演化的动因。(1)阐明花大小变异与传粉者稳定的选择作用有关。近年来群落水平的调查表明一种植物往往有多种不同的传粉动物,人们开始质疑花部特征是由最有效的传粉者选择导致的观点。通过测定对比14种花两侧对称的植物与13种花辐射对称的植物,结果表明前者的花大小异明显小。相应地,传粉者泛化水平在花两侧对称的植物中低。这一结果有力地支持了花大小的进化受传粉者稳定选择的影响。在群落水平上探讨了传粉者变异对花部特征的影响,尽管整个群落的泛化水平在年间存在着显著的变化,但不同的传粉者在时间梯度上稳定的偏好可能会造就不同的特化或泛化的花部特征,为传粉者在花部特征的趋异进化中发挥作用提供了新证据。为检验“传粉综合特征”概念的合理性,我们在西双版纳进行了实地考察,调查发现在亚洲分布的一个种(黄蓉花)具有与美洲热带地区分布的一些种有类似的花部特征。通过对花部特征的测量预测虫体的大小,预测结果与实际观察相吻合。(2)阐明非生物因子(雨水、温度、水位)在花演化中的作用。我们发现植物可以通过改变花的开口方向、或花在雨天闭合、或错开花药开裂的时间降低雨水对花粉的损伤。那些花开口朝上、花粉暴露的植物,其花粉在水中的活力保持期明显比花粉受到花部结构保护的要长,花粉表现出一定的抗水性。我们研究表明莲开花过程中花内温度维持恒定,可以促进受精和胚的发育。发现挺水植物花蔺的雌蕊群有粉色、白色两种类型,研究表明水位波动是维持花色二态性的关键因子。(3)发现缘毛鸟足兰中两性花被昆虫啃食的比例明显比雌花高,无融合生殖是维持雌性个体在种群中有较高比例的重要原因,提出了维持雌花两性花异株性系统的新机制。(4)发现多个离生心皮类群中存在着较为普遍的心皮间花粉管生长。由于这些类群的离生心皮在功能上类似于合生心皮,能分享落置在不同雌蕊上的花粉,为心皮的逆向演化提供了可能的解释。这些研究为人们深入认识花部特征的演化提供了新证据。发表标注了该基金编号、IF > 3的通讯作者论文11篇,包括进化与生态学的主流刊物American Naturalist、Ecology、Proceedings of the Royal Society等。
