种子植物的选择性败育及其进化生态意义

种子植物的选择性败育是指植株在花粉源、传粉次序、果实在植株上的位置和发育果实中的种子数目等因素或者这些因素综合作用的基础上对发育中的幼果或种子选择性败育的现象。植株可以选择性地败育位于果序顶部或基部的果实以及位于果实基部、中部或柱头端的种子。此现象在被子植物中比较普遍,特别是在豆科、十字花科和紫草科中最为常见。导致植物选择性败育的主要原因主要有资源限制和遗传因子两个方面。植物通过选择性败育部分自交或基因型较差的果实或种子,不仅可以提高母本和后代的适合度,而且还可以提高果实或种子的扩散效率。因此,对选择性败育的研究在深入了解植物的结实结籽格局、探讨其进化式样与机制等方面具有重要意义。该文系统总结了国际上有关植物选择性败育的研究工作,重点介绍了选择性败育发生的式样、导致选择性败育的因素、选择性败育的进化生态意义,以及目前研究选择性败育现象的主要方法,并对该领域今后研究前景进行了展望。

甘南地区歪头菜的选择性败育及结实格局

歪头菜是甘南地区极具利用价值的饲用植物,可为家畜提供丰富的蛋白质,因此加强种子生产是歪头菜在该地区种植推广的基础。本实验着眼于歪头菜生殖过程中的选择性败育,研究了歪头菜花期不同阶段和花序不同位置果实和种子的结实格局,得出以下结果:1)2龄植株盛花期花序上结荚率最高(41.6%),5龄植株初花期花序上结荚率最高(28.8%),两者均为末花期花序上结荚率最低,且所结荚果内种子数为0。2)2龄和5龄植株均为花序中部结荚率最高,分别为43.9%和41.6%,但上、中、下部位荚果内的种子数无显著(P>0.05)差异。3)荚果内靠近柱头端和靠近小花柄端的胚珠败育的可能性更大,荚果中部(从柱头端算起第2,3,4,5位置)的胚珠形成种子时更易出现交替败育的趋势。4)每序结荚数随着每序单花数的增加呈现先增加后减少的趋势,当每序单花数为20朵时,每序结荚数达到最大8个。由上述结果推测,选择性败育引起的歪头菜果实和种子的结实分配格局可能是资源限制的原因,也可能是植物对特殊生境的一种繁殖策略,然而这一结果影响了歪头菜的实际种子产量。

豆科植物种子的选择性败育及其影响因素的研究现状

果实与种子的形成是相关又不相同的两个过程,在不确定的传粉和母本环境中,常出现果实或种子的"过量分化".败育的花或胚珠具潜在的生殖功能.在那些生殖资源受限的植物上或者以提高后代适合度为选择力时,果实和种子败育是选择性败育,此现象在被子植物中比较普遍,尤其在豆科植物中开展了较多的研究.本文在介绍国际上有关植物选择性败育研究的基础上,重点介绍了豆科植物种子的选择性败育类型及其影响因素,并讨论了植物选择性败育的生态学意义.这为豆科牧草或农作物种子产量研究,以及种子植物选择性败育的生态学研究提供了理论依据.

两种互逆资源梯度影响下刺叶锦鸡儿的种子选择性败育格局

种子的选择性败育在被子植物中普遍存在,开展结籽格局及其影响因素的研究有助于深入了解种子的形成机制及多样化的生殖对策。以刺叶锦鸡儿Caragana acanthophylla为材料,通过传粉过程、胚珠发育动态和资源分配状况的研究,以探讨种子的选择性败育格局及相关影响因素。结果显示:(1)刺叶锦鸡儿具高度自交不亲和性,为泛化的传粉系统,蜂类是主要的传粉者。自然状态的结实率为(86.00±4.96)%,不存在传粉限制,但受精具明显的时间效应。(2)刺叶锦鸡儿单花期4—5d,每朵花有(14.00±0.14)粒胚珠。胚珠的发育从荚果顶部开始,其中,开花后第3天荚果顶部胚珠开始膨大;第11天绝大多数胚珠出现了膨大,此时,在荚果基部的胚珠开始败育,随后荚果顶端受精后的胚珠也出现败育,最终仅荚果中部形成2—3粒种子。其结籽格局为成熟荚果中部胚珠,而败育荚果顶部和基部胚珠的选择性败育类型。(3)受微地形影响,居群内开花植株具斑块分布,对较少开花植株通过添加水肥进行资源调控后,结籽率显著提高,说明在种子形成过程中存在资源限制。综上所述,受精顺序和资源限制两个互逆的资源梯度决定了刺叶锦鸡儿的结籽格局。其中,受精的时间梯度导致了基部胚珠的最先败育;而资源分配的位置效应又导致了顶部已受精胚珠的败育;中部为两种资源的交汇处,在受精时间和资源分配的位置效应方面是一个折中,胚珠得到了较好的发育。

黄花草木樨选择性种子败育及其影响因素

黄花草木樨是一种广泛分布的豆科牧草,具6~7枚胚珠,但大多数荚果只形成1枚种子。对其种子形成过程、受精前后胚珠发育状况及相关因素进行分析,探究其种子败育原因及影响因素。结果显示:黄花草木樨种子发育从基部开始,从基部向上数3号位置以后的胚珠大量败育,最终1号位置80%的胚珠可形成种子;受精前,胚珠发育无明显的位置效应,胚珠结构在细胞学方面无异常;与资源运输相关的维管在受精前、后的分布也无明显的位置效应;花粉管在子房中的分布无明显位置效应;自然居群不存在花粉限制,自花粉和异花粉在柱头上均可萌发且能正常生长;在花芽期降低资源竞争可明显增加子房中的胚珠数,而在结荚期降低资源竞争不会改变荚果内的种子数及结籽格局。综上所述,黄花草木樨败育绝大多胚珠而保留个别种子的现象是一种由母本调控的种子选择性败育类型,可能是为了增加种子适合度或种子扩散强度的一种生殖对策。

平基槭花性别分化的细胞形态学观察

平基槭为杂性花,雄花与两性花同株,本文对其花性别分化过程进行了细胞形态学观察。结果发现,在花性别分化的早期,雄花和两性花的花芽中雌、雄蕊原基均具备,只是在花芽发育到一定时期,雄花的雌蕊原基发生选择性败育,败育发生在大孢子母细胞减数分裂为4个大孢子时期。两性花的雌蕊可以正常膨大结实,雄蕊花药虽然可以形成二核花粉,但不能正常开裂,属于不育雄蕊。初步分析认为,两性花雄蕊花药不能正常开裂与花粉囊壁纤维层木质化程度低有关。

锦鸡儿荚果结籽特性的初步研究

种子植物的选择性败育系指植株在花粉源、传粉次序、果实在植株上的位置和发育果实中的胚珠数目等因素或者这些因素综合作用的基础上对发育中的幼果或种子选择性败育的现象。今通过自然观测及人工处理等方法对锦鸡儿(Caragana)进行自然状态下结籽格局的测定分析,并通过人工疏花、疏果等手段对其结籽格局的影响因素进行研究。结果显示:锦鸡儿种子形成具有明显的选择性败育现象,人工控制试验对种子的形成有显著影响。

膜荚黄芪结实及其影响因素的研究

用生殖生态学的相关方法,对2年生膜荚黄芪结实进行测定,并对其影响因素进行分析。在群体水平上对上、中、下不同冠层具有明显不同的结实特点。在初花期光合产物积累不足,初花期传粉不足,盛花期的营养生长和生殖生长的资源争夺,到末花期又出现了资源的限制,从而制约了种子产量的形成。传粉和资源限制是影响膜荚黄芪结实的主要原因。在荚果水平上,膜荚黄芪荚果内种子在形成过程中表现出非选择性败育,基部胚珠败育的几率为50%左右,在中上部种子的败育率最低,靠近花柱端的胚珠败育率最高。资源限制和自花花粉的干扰是导致荚果内种子选择性败育格局的主要原因。

玉米性别决定的激素调控

玉米(Zea mays)属典型的雌雄异花植物,单性花的形成经历了复杂的性别决定过程。通过雄穗小花和雌穗下位花的雌蕊原基以及雌穗小花雄蕊原基的选择性败育(或退化),玉米最终形成正常的雌雄同株单性花。相关突变体的研究揭示,玉米性别决定涉及选择性细胞死亡、细胞保护及信号转导等复杂的过程。其中,植物激素信号的调控在玉米性别决定过程中处于核心地位。最近的研究表明,赤霉素、细胞分裂素和茉莉酸类物质参与调控玉米性别决定过程。该文结合最新研究成果,综述了植物激素在玉米性别决定中的作用及其调控途径,同时提出了研究中存在的问题,并对该领域未来的研究方向进行了展望。