高山植物扁蕾的延迟自交机制

扁蕾(Gentianopsisbarbata)具有鲜艳的花和显著的腺体,并且花开放的前5d柱头和花药始终处于不同的位置(雌雄异位),这些花综合征表明该植物应为异花传粉。为检验这一假设,我们对青藏高原植物扁蕾的海北站种群进行了3年的传粉生物学研究实验。与花综合征所表明的繁育系统相反,两年的野外观察发现昆虫的访花频率十分低,不去雄并隔离昆虫处理也能产生大量种子,说明这一种群的繁殖主要是依赖于自花传粉。尽管利用种子结实评价的柱头可授性从花开放4d后开始下降,但随着花的发育进程,雄蕊的伸长能使得花药与柱头完全接触。实验也证明,柱头可授性和花粉活力都超过5d,说明花药和柱头的接触能够发生自花授粉。扁蕾的这种自花传粉机制应属于典型的延迟自交类型。自花授粉发生在单花花期快要结束前,自交之前仍然保持异交传粉机制,这种延迟自交避免了自交与异交竞争造成的花粉或者种子折损,并为扁蕾在青藏高原极端环境下由于访花昆虫缺乏造成的异交失败提供了繁殖保障。

繁殖保障和延迟自交的研究进展

尽管植物在进化过程中面临不利自花授粉的选择,但许多植物仍维持混合的授粉机制。繁殖保障假说是解释自交进化的最重要因子之一,一直是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一。概述了近年来的主要研究热点及其进展,包括自交进化的遗传和生态机制及理论模型探讨、繁殖保障假说的提出、验证自交能否提供繁殖保障的例证、延迟自交的类型及延迟自交能否提供繁殖保障的例证等方面。介绍了我国在繁殖保障和延迟自交方面研究的现状和不足之处,结合国际上研究繁殖保障假说的发展趋势已由单季节、单种群、单因子的研究阶段过渡到多季节、多种群、多因子(自交方式及其所占比例、花粉折损、种子折损、自交率和近交衰退)的综合研究阶段,及由传统的、经典的研究方法过渡到应用现代实验手段(如SSR、SNP等分子标记)和先进仪器设备的研究阶段,提出今后研究中应注意的问题。有必要借用多学科(植物学、生态学和分子生物学)的方法及手段进行不同物种的对比和综合细致的研究。

宝兴百合花柱偏转促进延迟自交试验研究

2011年7-8月对云南香格里拉高山植物园的宝兴百合（Lilium duchartrei Franch.）种群进行了传粉生物学研究实验,以期找到这种花朵开放初期雌雄异位的植物传粉生物学特点。结果表明,记录到的178次昆虫对宝兴百合的访问中能触碰到柱头的仅有蝴蝶类1次,有效传粉者传粉频率严重不足;单花期5.5-6.5 d,花开放的前3天,柱头远离花药,从花开放的第二天起花柱缓慢向上偏转,第四天将柱头从远离花药位置送到刚好可以接受自花花粉的位置,利于早期没有昆虫传粉的花朵延迟自交,自花授粉发生在花期末期,自交之前仍然保持异交传粉机制;自然状态（92.3%）及完全套袋处理（90%）的结实率接近,说明宝兴百合传粉存在花柱偏转促进的延迟自交,但2种处理的每果实种子数自然状态（121）显著高于完全套袋处理（78）,又说明由昆虫传粉的异交更利于宝兴百合结实。延迟自交避免了自交与异交竞争造成的花粉或者种子的折损,为宝兴百合在有效访花昆虫不足导致异交失败时提供繁殖保障。

天仙子的花部特征及延迟自交机制

通过实验观察和野外控制授粉等方法,对天仙子的自交亲和能力和自交传粉机制进行了研究。结果显示:(1)天仙子的花不完全雌性先熟,开花进程中雄蕊伸长是维持其混合交配系统的重要花部特征。(2)野外控制授粉实验证明天仙子的自交亲和性高,具有主动自交能力,主动自交发生的时间集中在晚花期,与花药和柱头接触的时间吻合。(3)在花粉活力和柱头可授期内,花药与柱头的接触能够发生自花授粉,这种依赖花药与柱头接触发生的自花授粉机制属于典型的延迟自交类型。研究表明,天仙子不仅在花结构上首先选择了适于异交的特征,而且还利用雄蕊伸长成功实现自花授粉,通过异交与延迟自交混合的交配系统为该物种提供了灵活的遗传与繁殖保障。

早春不稳定传粉环境中新疆郁金香混合交配系统中的自交策略

[目的]在不确定传粉环境中,两性花植物常常具有潜在自交能力,鉴于自交的交配代价,进行不同环境下自交策略研究,对深入理解植物交配系统的演化具有重要意义。[方法]以早春短命植物新疆郁金香为研究对象,通过野外观测及人工控制试验对自然居群的开花习性、传粉者类群、散粉动态、自花粉传递模式和交配系统等进行研究,以探讨早春不稳定传粉环境中植物的自交策略。[结果](1)新疆郁金香自然种群4月上旬或中旬开花,单花期5~6 d,白天开放晚上闭合,花粉的释放从外轮开始,由下到上呈拉链式次序呈现。(2)传粉者主要为蜂类和食蚜蝇,访花频率普遍较低,且年份间存在较大差异,但结实率普遍较高。(3)控制授粉试验表明,居群为异交为主,部分自交亲和的混合性交配系统。傍晚花闭合时雄蕊的自主运动促进了柱头的自花授粉,这一传粉模式促进了竞自交的发生,但大量自花粉的落置发生在开花后的第4天,占自花粉总落置量的50.22%,为一种延迟自交机制。[结论]在传粉受限的情况下,新疆郁金香的竞自交和延迟自交促进柱头的花粉落置,这种集异交、竞自交和延迟自交为一体的交配策略灵活地应对了早春不稳定的传粉环境,是对早春低温度条件下不确定传粉服务的一种适应,也是早春短命植物的一种繁殖保证对策。

开花植物延迟自交的研究进展

延迟自交是植物在单朵花开花末期主动自花授粉的一种繁殖方式。为了补充及完善植物进化和传粉生物学研究的综合数据资料,笔者概述了延迟自交的发生途径、试验研究方法、“两全其美”繁殖保障假说等方面的进展,探讨了其适应性意义,并对今后的研究方向提出了建议。目前,延迟自交现象广泛发生在43科61属74种植物中,其中,52种植物的发生途径是单一的,22种植物由两种途径共同作用。在单一途径中,柱头弯曲引起的延迟自交最为常见;不完全雌雄异熟和雌雄异位减小两种途径共同作用促进的延迟自交最为常见。对延迟自交的观察,多采用宏观传粉生物学手段,少有研究将宏观传粉生物学与遗传学手段相结合为延迟自交的发生提供最严谨的证据。延迟自交的繁殖保障假说表明,植物在优先保障异交进行的前提下,当传粉环境不可预测时,延迟自交能为植物的繁殖成功提供保障,被认为是结合了自交和异交优点的“两全其美”的交配系统。此外,对于少胚珠物种,昆虫单次授粉后即可充分授粉;为节约植物资源,还可阻止延迟自交的发生。

区域性特有濒危药用植物青叶胆的传粉生物学研究

目的：对我国区域性特有药用植物青叶胆Swertia mileensis进行系统的传粉生物学研究,了解其有性生殖特性。方法：野外定点观察结合TTC法、联苯胺-过氧化氢法、花粉-胚珠比（P/O）、杂交指数、繁育系统检测等方法。结果：青叶胆单花期2-3 d,种群花期约120 d,花综合特征暗示青叶胆繁育系统属于异交,部分自交亲和,需要传粉者;然而连续2年的野外观察与套袋实验说明青叶胆有较高的自交亲和性。结论：青叶胆为异交和自交综合特征并存,并倾向于自交,为青叶胆在恶劣生境下的异交失败提供了繁殖保障;青叶胆片断化种群的有性生殖系统受到花粉限制和缺少访花昆虫的影响。

桃树的传粉特征及果实品质调查

【目的】探索桃树的传粉特征及果实品质,有助于进一步了解开花特性与传粉昆虫之间的协同关系及桃树的授粉习性,对于桃树的繁殖具有重要意义。【方法】以黄桃为研究材料,对花部特征、传粉昆虫、果实品质等方面,进行了初步的研究。【结果】1)黄桃花部主要特征及花期如下:花色粉红色,花瓣5枚,多体雄蕊45~50枚,花药黄色,柱头1个,单花花期5~7 d,整体花期3—4月;2)桃树的主要传粉昆虫为蜜蜂;3)桃树存在延迟自交行为;4)黄桃品质上佳,口感非常甜。【结论】黄桃的自然坐果率不高,分析其原因,一方面因为蜜蜂等传粉昆虫为桃树进行传粉,即存在异花传粉;另一方面是黄桃的雌蕊柱头明显高于花药,在传粉昆虫不足,柱头未能授粉的情况下,柱头通过弯曲运动与自身花粉接触,实现授粉,即存在延迟自交行为,遇到梅雨季节,存在明显落果现象;还有其他鸟虫为害,也会造成黄桃坐果率低。

濒危植物夏蜡梅的繁育系统和传粉特性研究

夏蜡梅(Sinocaycanthus chinensis)为雌蕊先熟,其花部构造适合于异交;但花药开裂在花后第3天,提示该植物也可延迟自交。研究了天台大雷山夏蜡梅种群的繁育系统与传粉特性,结果如下:1)开花当天柱头就能接受花粉,但最高活性在花后第2天,在花药开裂时,柱头活性有所下降,但与最高值差异不显著。2)不去雄套袋的结实率显著高于去雄不套袋,自然条件下以自交为主,自交率为61.3%和73.6%。3)延迟自交的繁殖保障效应分别只有78.1%和84.8%,主要原因是结实的花粉限制和结实阶段轻度的近交衰退。

新西兰岩石百合中两种共存的繁育策略:延迟自动自交和欺骗传粉吸引(英文)

延迟自动自交和欺骗传粉吸引在被子植物多数类群中有相关报道,但是至今没有发现两种繁育策略在同一物种中共存现象。本研究通过对照试验检测新西兰岩石百合雄蕊附属物和花冠闭合运动是否分别具有欺骗吸引和延迟自交功能。研究结果表明,新西兰岩石百合黄色的雄蕊附属物拟态花粉(或花药),约93%的昆虫访花行为源自黄色花药附属物的欺骗吸引,雄蕊附属物的报酬拟态功能有效提高昆虫拜访频率并促进异交。同时,研究发现新西兰岩石百合花期结束时花瓣闭合促使雌雄隔离距离的缩小,花瓣自然闭合的花朵平均结籽数(20.62)显著高于闭合前去雄处理花朵(11.79)。我们的结果表明延迟自动自交与欺骗传粉吸引两种繁育策略在新西兰岩石百合中共存。

A new approach for teleoperation rendezvous and docking with time delay

Teleoperation rendezvous and docking can be used as a backup for autonomous rendezvous and docking (RVD) for an unmanned spacecraft or for guiding the chaser docking with an uncooperative target.The inherent teleoperation time delay is a rigorous problem,especially when the chaser is teleoperated on the ground.To eliminate the effect of time delay,a new approach for teleoperation RVD is studied.The characteristics of teleoperation RVD are analyzed by comparisons with the teleoperation robot and with manually controlled RVD;the relative motion of the chaser is predicted based on the C-W equation;and the processed measure information with time delay through the Kalman filter is utilized to correct the current prediction.Experimental results verify that the approach produces an 18% enhanced success rate of teleoperation RVD compared with direct visual feedback,and consumes less time and fuel.The developed approach also solves the time delay problem effectively.Teleoperation RVD using this method can be applied as a useful backup for autonomous RVD.