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武汉植物园在传粉系统与花开口朝向的适应性进化研究方面获得进展

2020-12-21 | 来源:植物繁殖生态学学科组 杨春锋| 【  

    被子植物花的开口朝向被证明具有环境适应性,该性状能够通过对生物和非生物因子的适应来有效的提升植物的生殖成功。目前,对于该性状的研究还多集中于单个物种对环境适应意义和机制的研究,从多个物种水平的系统发育过程来理解其进化式样的研究相对缺乏,一定程度限制了对该性状进化式样和机制的理解。武汉植物园植物繁殖生态学学科组与武汉大学研究者合作,以忍冬属植物作为研究对象,深入探究了该属植物花的开口朝向这一性状丰富变异式样的适应性进化式样。

  研究收集了42种忍冬属植物花的开口朝向和传粉者种类信息,在系统发育框架下证实了传粉者改变(pollinator shift)是花的开口朝向分异的重要驱动力;针对7种忍冬属植物开展的野外繁殖控制实验表明,人为改变开口朝向显著影响了植物的传粉与有性生殖成功率。野外调查还发现,随着开花物候从春季到夏季的推移,相应物种花的开口朝向逐渐抬升;进一步的分析表明,这种变化与每种植物开花物候期间所对应的平均气温显著相关。春季开口朝下的花有助于减少花部的热量散失从而维持或增强了对传粉者的吸引,进而有效应对春季开花过程中较低的温度环境。该研究阐述了植物进化过程中的历史事件以及适应本地开花环境的要求都是驱动花的开口朝向这一重要性状进化的因素,为理解被子植物花的多样性提供了新的素材。研究结果以“Diversification of floral orientation in Lonicera is associated with pollinator shift and flowering phenology”发表在Journal of Systematics and Evolution上。中国科学院水生植物与流域生态重点实验室杨春锋研究员和武汉大学郭友好教授为论文通讯作者,武汉大学博士向甘驹为论文第一作者。研究得到国家自然科学基金(31970253,31770255)的资助。

图1.传粉者转变与忍冬属代表植物花的开口朝向的改变

 
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