毛茛科兩個物種花適應性進化的生態遺傳學對比研究

《毛茛科兩個物種花適應性進化的生態遺傳學對比研究》是依託蘭州大學，由趙志剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：毛茛科兩個物種花適應性進化的生態遺傳學對比研究
• 依託單位：蘭州大學
• 項目負責人：趙志剛
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

被子植物的繁殖器官和生殖系統表現出極大的變異，自達爾文以來就吸引了人們廣泛的關注。近二十多年來，隨著分析手段的發展，人們開始了解到一些物種花進化的驅動力及過程。然而在種群、區域水平上花適應性進化的選擇力及生態遺傳學背景方面，仍然知之甚少。對花泛化的起源及維持、花泛化與特化之間的轉變機制還沒有仔細的研究。青藏高原擁有獨特的地理環境、氣候條件、豐富的植被類型及許多特有物種，為研究植物的適應性進化提供了理想的場所。在前期的工作基礎上，本項目擬對分布於青藏高原毛茛科的兩種分別具有泛化花結構的毛茛狀金蓮花和特化花結構的露蕊烏頭，進行花適應性進化的生態遺傳學對比研究。通過表型選擇方法分析，比較花性狀所受自然選擇的強度和方向、表型變異與傳粉昆蟲的關係及其在時間、空間上的變異，並測量花特徵的遺傳力及遺傳相關。探討這種高寒環境中的植物在區域尺度上花進化的模式和機制，比較花進化動力及過程的種間差異。

結題摘要

具有泛化、特化花結構的植物可能代表了不同的適應性進化的模式或維持機制。我們對青藏高原花比較特化的露蕊烏頭（Aconitum gymnandrum）和泛化的毛茛狀金蓮花（Trollius ranunculoides）進行了研究，已發表研究論文5篇，其中2篇SCI論文。結果表明：露蕊烏頭花特徵的變化表現出很強的位置效應，頂部花花特徵之間的遺傳相關性顯著降低。花序內不同位置的花對資源有效性的可塑性反應不一致：當資源降低的時候，頂部的花更偏向雄性功能的分配，而且這種可塑性反應有遺傳基礎。花特徵之間的相關性不受花位置的影響，而且不同花特徵的可塑性反應是整合的，因而能維持整個花功能的穩定。因此，當自然選擇作用於露蕊烏頭時，位置效應可能會干擾花特徵的適應性進化，頂部花有相對更高的進化潛能。毛茛狀金蓮花花特徵的變異明顯與傳粉昆蟲有重要的聯繫。種群間沿著海拔梯度，花瓣數、花大小的變異與主要傳粉昆蟲類群的喜好有關。種群內個體花期的分化伴隨著傳粉昆蟲的活動的變化,導致傳粉者施加的表型選擇發生改變, 最終會引起花特徵的分化。