茜草科二型花柱植物滇丁香传粉精确性研究

异型花柱是一种受遗传因素控制的花型多态性现象,其适应意义在于提高不同花型间传粉精确性,从而促进异交。为检验二型花柱植物滇丁香(Luculia pinceana)是如何促进异交并确定有效传粉者的类型,实验统计自然种群中长、短柱型的植株数量,测量花部特征,统计自然种群植株柱头上的型间花粉落置的数量和比例,比较型内、型间花粉的萌发率以及花粉管长度,比较不同人工授粉处理结实情况,观察传粉昆虫类型并测量虫体特征。结果表明(1)滇丁香自然居群中长、短柱型植株的数量没有显著性差异。长柱型的筒深、筒直径、开口直径、雄蕊长和柱头长均显著小于短柱型,而长柱型的叶片长和宽、雌蕊长、花药体积、花粉粒体积、柱头厚均显著大于短柱型。(2)自然种群植株柱头上型间花粉所占比例显著低于型内花粉的比例。(3)型间授粉的花粉萌发率以及花粉管长度均大于型内授粉和混合授粉。(4)型间授粉的结实率显著高于型内授粉的结实率,型内授粉具有一定的结实。(5)夜行性长喙条背天蛾(Cechenena lineosa)是滇丁香的有效传粉者,其吻长和滇丁香的花筒深相适应。本研究表明二型花柱植物滇丁香主要是通过与其花部特征相匹配的长喙天蛾实现有效的传粉,通过促进型间花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉结实,提高传粉精确性。

“云中仙境”——云台山

施秉云岩喀斯特是全球唯一的白云岩喀斯特地貌,云台山有着丰富珍贵的物种基因库,具有重要的保护和研究价值。云台山风景区位于贵州省黔东南苗族侗族自治州施秉县北部,是国家AAAA级景区、国家地质公园、国家名胜风景区,因其气候凉爽宜人,风景优美如画被誉为"中国避暑名山"、贵州十大魅力景区。施秉云岩喀斯特是全球唯一的白云岩喀斯特地貌,被联合国教科文组织高度评价为"反映地球演化历史主要阶段的杰出典范,是中国南方喀斯特世界遗产的重要补充和完善,具有全球的普遍价值意义和突出的科学价值"。在大自然数亿年精雕细琢下,形成了峰林层叠,深幽峡谷的独特喀斯特景观,景区依托着喀斯特的奇特被逐渐掀开神秘的面纱,巍峨峥嵘峰林久经岁月风霜,在云海缭绕中却显得越发雄奇壮观。温暖湿润的气候为动植物的生存提供适宜的环境,森林植被茂密,生物种类丰富多样。明朝邓子龙亲身见证这别样美景后不禁题词赞美到"万山高处结云台,崔巍鼎立真奇哉。乘风步虚一搔首,白云散尽青天开。"

中甸乌头总状花序不同位置花粉和花蜜的化学性状没有显著差异

植物花序中的资源配置通常在花发育的时间或者位置上存在差异。植物的化学性状在自身生长发育以及植物与环境的相互作用中发挥重要作用,但是化学性状是否存在花序内的差异,目前还不清楚。为了解花序中不同位置上花报酬(花粉和花蜜)化学性状的差异,本文以总状花序的中甸乌头(Aconitum piepunense)为研究对象,从下往上,将花序中不同位置的花分为基部花、中部花和顶部花,观察传粉者在花序中的访问特点,测量不同位置花的花蜜体积和糖浓度,分别检测分析不同位置花的花粉和花蜜的化学物质的种类和相对含量。结果表明:中甸乌头的传粉者弗里熊蜂(Bombus friseanus)和圣熊蜂(B.religiosus)通常由基部到顶部进行访花,对不同位置花的单花访问时间和访花频率不存在显著性差异。基部花的花蜜体积高于中部花、顶部花, 3个位置的花蜜糖浓度不存在显著差异。花粉和花蜜中次级代谢物的相对含量和种类数都显著高于初级代谢物的相对含量和种类,花粉中初级代谢物和次级代谢物的相对含量和种类数都显著高于花蜜。花粉和花蜜中的绝大部分的化学物质的相对含量和种类数在花序中的3个位置整体上不存在显著性差异。研究表明熊蜂为主要传粉者的中甸乌头,其总状花序内上、中、下3个位置花的花粉和花蜜的化学性状不存在明显的结构效应。

海拔及环境因子影响杜鹃属植物的表型特征和化学性状

植物-环境间的长期相互作用驱动着植物表型及次生代谢物的变异。随着海拔梯度的变化,环境中的非生物因子会发生变化,但它们如何影响植物的表型以及次生代谢物的组成和含量,以及植物不同组织器官的次生代谢物是否存在差异,目前有关这方面的研究还较少。本文选取3个不同海拔中的柳条杜鹃(Rhododendron virgatum)和大白杜鹃(R.decorum)(大理苍山居群)及红棕杜鹃(R.rubiginosum)(老君山居群)为研究对象,测定不同海拔的环境因子(温度、相对湿度和相对光照强度),测量和分析了不同海拔植物的表型性状,花蜜体积、糖浓度及花蜜中糖成分(HPLC分析方法),以及植株的茎、叶、花瓣、花粉、花蜜中次生代谢物组成及含量(UPLC-Qtof分析法)。结果表明:随着海拔升高,温度、相对湿度和相对光照强度降低,杜鹃的植株高度、花冠大小和花药体积显著减小,而枝条直径、雌蕊和雄蕊长度显著增大。3种杜鹃在海拔C的花蜜体积和糖浓度均显著高于海拔A和海拔B,海拔C中花蜜的蔗糖成分也显著增多。杜鹃属植物主要含黄酮类、甾体类、苯丙素类、萜类和生物碱类等次生代谢物,随着海拔的变化,这5类次生代谢物质的相对含量没有显著变异,但是它们两两之间存在显著的相关性。杜鹃属植物不同组织中次生代谢物的含量有明显差异,整体来说,花粉和花蜜中次生代谢物的种类和含量要显著低于其他组织。主成分分析结果显示,海拔A和海拔B中杜鹃的表型和化学特征比较相似,海拔C杜鹃的黄酮类物质组成和含量与海拔A和海拔B具有显著差异。本研究表明,随着海拔及其环境因子的变化,杜鹃属植物的表型特征和化学性状都存在一定程度的适应性变异,但表型特征的变异程度远大于次生代谢物的组成和相对含量。相对于植物内在的次生代谢物,环境因子的差异更容易影响植物的表型特征。

青篱柴通过促进亲和花粉生长而提高传粉精确性

异型花柱植物的适应意义在于提高亲和花粉的传递,从而促进异交,但是有不少研究发现柱头上落置了大量不亲和花粉。目前,很少有人研究柱头是否有利于亲和花粉的萌发和花粉管伸长,以及通过去雄处理排除花内和植株内不亲和花粉干扰从而验证二型花柱植物是否可以促进异交。本研究以亚麻科青篱柴属(Tirpitzia)的二型花柱植物青篱柴(T.sinensis)为研究对象,分居群调查了青篱柴长、短柱型的植株数量,测量不同柱型的花粉与柱头大小以及观察其表面纹饰,测定不同开花时间长、短柱型的柱头活性与花粉活力,统计自然状态下柱头上落置的不同表型花粉比例,进一步统计花内、株内去雄和自然对照下柱头上落置的不同表型花粉比例,计算型间、型内和混合授粉花粉管长度和花粉萌发率,人工授粉检测其是否型内异交不亲和与自交不亲和。结果表明,自然居群中长、短柱型青篱柴植株数量没有显著性差异;短柱型青篱柴花粉体积显著大于长柱型,且二者花粉表面纹饰不同,但不同柱型的柱头表面积与表面纹饰无差异;青篱柴开花第一天的花粉活力显著高于开花第二天,而柱头活性在开花前两天无显著性差异;自然状态下柱头上落置的不亲和花粉比例显著高于亲和花粉;在长柱型青篱柴中,花内和株内去雄显著提高了柱头上亲和花粉的落置比例;柱头上授型内花粉,其花粉萌发率和花粉管的长度都显著低于授型间花粉;授粉结果表明青篱柴为型内异交不亲和与自交不亲和。二型花柱植物通过促进亲和花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉,从而显著提高其传粉精确性。