雌全异株植物细叶蓝钟花低结籽率的原因探究

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植物的结籽率是评估植物繁殖适合度的重要特征指标,在植物进化、生物多样性保护,以及农业生产等方面都有重要的意义。资源限制和花粉限制是导致结籽率低的主要原因。已有研究表明性选择和性冲突同样会通过影响交配成功率从而影响植物的繁殖适合度,但是目前为止少有研究从两性个体或功能互作的角度考虑其对结籽率的影响。前人研究发现雌全异株植物细叶蓝钟花不仅自然结籽率低,在充足授粉情况下,其结籽率依然很低。我们推测传粉后阶段,资源、性选择和性冲突等可能是导致细叶蓝钟花低结籽率的重要因素。为了探究资源限制和性冲突对细叶蓝钟花结籽率的影响,我们对细叶蓝钟花的自然种群开展了授粉和资源的操控实验。(1)通过不同花粉量(15粒、30粒、饱和花粉)分别对细叶蓝钟花的雌花和两性花进行授粉,记录花闭合时间、结籽率,探究花粉量对花闭合及结籽率的影响。(2)观察不同花粉量授粉后2-16小时花粉管的生长情况及其花闭合的时机验证,检测花粉对花闭合的操纵性。(3)基于15粒花粉授粉后添加饱和花粉及多父本授粉实验,验证少量授粉花闭合后对雌性适合度造成的损害。(4)在植株未开花前,对细叶蓝钟花进行原生境不同水平的施肥处理,统计植株大小及结籽率,验证资源限制对细叶蓝钟花结籽率的影响。本论文研究的主要结果为:(1)少量花粉能引起细叶蓝钟花花朵的永久性闭合,花粉对花闭合具有一定的操纵性,花粉量越多花闭合速度越快,且雌花比两性花更敏感。(2)少量花粉引起的花闭合对雌花的适合度造成了一定程度的损害,表现为结籽率和种子大小降低,但对种子萌发率无影响,另外种子的败育率随花粉量的增加而增加。(3)饱和多父本授粉对结籽率的提高没有显著影响,但两父本饱和授粉的种子较大,其初始萌发率更高,同时种子的败育率随父本数的增加而增加。(4)施肥处理对雌性个体的结籽率没有显著影响,对两性个体的结籽率有显著影响,但是在饱和授粉和高营养水平施肥情况下,结籽率(<0.5)依然很低。本论文的结果表明,资源不是影响细叶蓝钟花结籽率的主要因素;性冲突可能是造成细叶蓝钟花低结籽率的主要原因,但无法完全解释低结实率的现象,我们推测性选择可能也参与了这个过程。本研究为理解植物结实提供了新的证据和视角。
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