白心球花报春繁育系统随海拔和花期的变化

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高山植物在极端环境的选择压力下,繁殖对策的调整是其维持物种生存和适应性进化的重要机制。研究表明在自交亲和且雌雄同花的物种中,与花粉呈现和花粉接受相关的花部特征以及传粉者组合类群发生变化时,繁育系统也会随之改变。然而,对同一物种在不同海拔梯度上繁育系统的演变及其驱动因子的研究还比较少;此外,虽然已有研究阐述了传粉者与植物的互作网络在不同季节间不同,并且影响着植物群落繁育系统的季节性动态。但是,对于同一物种在不同花期是否会因受到不同传粉功能群的交互作用而导致繁育系统的发生变化也还不得而知。本研究以跨海拔分布且花期长的白心球花报春(Primula atrodentata)为研究材料,在色季拉山沿海拔梯度选择了三个自然居群,在各居群不同花期间(早花期、盛花期、末花期)实施授粉操控和传粉者观察实验,探讨该物种的繁殖适应性改变及其可能的驱动因子。本文得到以下研究结果:(1)白心球花报春长柱型植株繁育系统为专性异交,而短柱型植株繁育系统为兼性异交。花粉限制较高、传粉者访花频率较低的居群或者花期,短柱型植株占的比例较高。(2)随海拔的升高,短柱型自交的结籽数、百粒重、萌发率、花粉限制和自交不亲和指数具有先下降后升高趋势,而花粉数、胚珠数、雌雄异位程度和近交衰退指数具有先升高后下降的趋势。(3)白心球花报春的繁育系统特征在不同花期、海拔及表型间存在显著差异,即在花期间和海拔梯度上,雌雄异位程度、传粉者访花频率、自交百粒重和萌发率、自交衰退指数呈先增加后减小的趋势,而花冠长度、花粉限制、自交结籽数和坐果率、自交亲和性呈先减小后增加的趋势。(4)在三个居群中,4050 m居群的传粉昆虫种类最丰富且访花频率也比较高。此外,在不同花期中,各居群盛花期的传粉昆虫种类和访花频率最高。综上研究结果,本文明确了白心球花报春在不同花期间和不同海拔梯度上的繁殖策略可能是由传粉者的丰富度决定。该结果支持了传粉者转换模型,同时强调植物在海拔梯度上的自交演变格局并非是单一的线性变化关系。其次,短柱型植株的兼性异交繁育系统为其提供一定程度的繁殖保障。最后,海拔为4050 m区域是白心球花报春最适传粉环境。
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