| 题名 | 玉凤花属植物的繁殖生态学和生殖隔离机制 |
| 作者 | 张文柳 |
| 答辩日期 | 2017-11 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 高江云 |
| 关键词 | 兰科植物 玉凤花属 无融合生殖 生殖隔离 适应进化。 |
| 其他题名 | Reproductive ecology and reproductive isolation mechanisms of Habenaria species (Ochidaceae) |
| 学位专业 | 植物学 |
| 英文摘要 | 兰科植物是被子植物中物种最丰富和最进化的类群之一，具有精巧、多样化的花部结构以及独特的吸引传粉者方式，其多样性被认为是适应于多样化特化传粉者的结果。对同属不同形态的兰科植物进行传粉生物学的研究，对了解花部特征与传粉者的适应性关系，理解传粉者在花部进化中的作用具有重要意义。玉凤花属 Habenaria 是最大的地生兰科植物之一，具有丰富的花部特征、传粉机制和繁育系统，是研究花部特征、传粉和植物繁育系统进化的理想植物类群。本文通过对南方玉凤花以及4种同域分布的玉凤花进行传粉生物学的研究，探讨该属植物的传粉和生殖隔离机制，并基于对该属植物繁殖生态学研究的全面总结和把握，探讨玉凤花属植物的传粉机制与花部特征的关系和适应性进化等问题。主要研究结果如下： 1. 南方玉凤花具有专性无融合生殖方式，其不同种群的自然结实率接近100%。从花部特征来看，南方玉凤花不同于别的玉凤花属植物，它的花距缺失或者仅具有很短的不含花蜜的距，并且不能产生挥发性花气味。从人工授粉和种子非共生萌发来看，南方玉凤花6种处理间的人工授粉实验的结实率、种子的有胚、种子的萌发率和幼苗的生长率之间没有显著性差异，其结果都来自于无融合生殖。在花粉管的萌发实验中，花粉块缺失活性，异交花粉在柱头上不能萌发，说明南方玉凤花缺失了有性生殖的特点，无融合生殖的发生不需要花粉的刺激。从传粉者来看，在对南方玉凤花长达91小时的传粉观测中，没有发现有效的传粉昆虫，并且在对连续两年对不同种群的花粉移出和沉降的调查中，没有发现自然条件下花粉的移出和沉降。胚胎学的实验也进一步证实了南方玉凤花的无融合机制是不定胚生殖。我们推测：南方玉凤花无融合生殖的进化，一方面可能是花部特征的变化，使得传粉昆虫不稳定，为了减少资源的消耗并实现繁殖保障，进化出的一种可以获得高的自然结实率的机制；另一方面也可能是因为交配系统的改变与其它控制花部性状的基因连锁，而导致某些花部性状改变。 2. 长距玉凤花 Habenaria davidii、线瓣玉凤花 Habenaria fordii、裂瓣玉凤花 Habenaria petelotii 和宽药隔玉凤花 Habenaria limprichtii 在云南文山具有重叠的花期和重叠的分布区。我们对这四种玉凤花开展了连续三年的繁殖生态学和生殖隔离机制。研究表明，四种玉凤花属植物都是自交亲和的且需要昆虫实现传粉。不同的隔离因素可以有效的减少不同阶段种间的基因交流，并为四个种种最终的生殖隔离形成和物种独立性的维持做出重要贡献。四种玉凤花的同域分布使得地理隔离的作用较弱。根据花期的重叠程度，可以将具有重叠花期的长距玉凤花与线瓣玉凤花分为一组，而将花期完全重叠的宽药隔玉凤花和裂瓣玉凤花分为另一组。宽药隔玉凤花与裂瓣玉凤花因为具有不同的花部特征和生境喜好，它们具有不同的传粉昆虫，因此有较为彻底的合子前隔离机制，人工杂交授粉可以结实，也证实了两者之间的合子后隔离不完全。而长距玉凤花与线瓣玉凤花共享一种传粉昆虫—条背天蛾 Cechenena lineosa，但花粉落置在条背天蛾身体的不同部位，因此花部特征的精细结构以及传粉行为的差异可以有效的减少两者之间花粉的交流。但其合子前隔离并不完全，合子后隔离在长距玉凤花与线瓣玉凤花的生殖隔离中起了重要作用。我们认为，当合子前隔离较弱的时候，合子后隔离起到绝对作用，反之亦然。 3. 综合已有的关于玉凤花属的传粉生物学的报道，以及本文的观察结果，并结合分子系统学证据，我们发现玉凤花属植物具有典型的鳞翅目昆虫传粉的特点，其距的长度和传粉者喙的长度高度吻合。系统树显示玉凤花属植物的距长没有一个明确的从长到短或者从短到长的进化方向，因此我们推测物种形成的模式是适应性进化，其花部特征的差异可能是为了适应不同种类和喙长的传粉昆虫的结果。玉凤花属中存在由夜间传粉向白天传粉转变的趋势，并且这种转变是由玉凤花属植物花颜色和气味对传粉者的吸引以及花的结构对传粉者选择共同作用的结果。无融合生殖是较为进化的繁育系统，可能是由有性生殖转换而来。系统树显示长距玉凤花和宽药隔玉凤花是姐妹亲缘类群，与裂瓣玉凤花的亲缘关系较近，而与线瓣玉凤花的亲缘关系较远。这说明同域分布的长距玉凤花、宽药隔玉凤花和裂瓣玉凤花很可能是适应了不同的生态位和传粉者而就地分化而成，而线瓣玉凤花则是原本异域分化的类群再次混合而来。南方玉凤花与鹅毛玉凤花亲缘关系很近，就本研究得到的两个物种的序列来说，没有表现出遗传变异，但两者的形态差异较大，需要更多的证据来证实两者之间的关系。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2018-02-09 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.xtbg.org.cn/handle/353005/10695]  |
| 专题 | 西双版纳热带植物园_西双版纳热带植物园毕业生学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张文柳. 玉凤花属植物的繁殖生态学和生殖隔离机制[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2017. |
| 个性服务 |
| 查看访问统计 |
| 相关权益政策 |
| 暂无数据 |
| 收藏/分享 |
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。
修改评论