物種形成是進(jìn)化生物學(xué)領(lǐng)域研究的一個(gè)核心問(wèn)題。而物種的形成過(guò)程就是生殖隔離(Reproductiveisolation,RI)不斷加強(qiáng),直至達(dá)到完全RI的過(guò)程。一般RI分為兩個(gè)階段:即合子前隔離(Pre-zygoticRI)和合子后隔離(Post-zygoticRI),并且隔離強(qiáng)度具有時(shí)序性。盡管?chē)?guó)外研究者對(duì)于不同物種的生殖隔離做了較為深入的研究,但這些植物類(lèi)群主要集中在草本植物中。至今尚未見(jiàn)到包含合子前和合子后隔離的木本植物研究。究其原因,木本植物合子后階段的生長(zhǎng)周期太長(zhǎng),很難量化。
中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所孫衛(wèi)邦研究組的副研究員馬永鵬一直從事包括杜鵑花屬植物在內(nèi)的云南特色觀賞植物自然雜交起源及其同域分布物種的生殖隔離機(jī)制方面的研究。近年來(lái),研究組針對(duì)廣布種馬纓花杜鵑(Rhododendrondelavayi)和特有種藍(lán)果杜鵑(Rhododendroncyanocarpum)自然雜交的系統(tǒng)研究表明:兩個(gè)物種在大理蒼山有重疊分布區(qū),其發(fā)生了不對(duì)稱的雙向雜交,并且檢測(cè)到基因流方向是從藍(lán)果杜鵑流向馬纓花杜鵑(Maetal.,2010,AmericanJournalofBotany);對(duì)馬纓花杜鵑及藍(lán)果杜鵑的繁殖生態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn),盡管兩物種的傳粉昆蟲(chóng)有差別,但熊蜂是它們共有的有效傳粉者,且人工進(jìn)行雜交授粉可得到可育的種子(Maetal.,2010,JournalofIntegrativePlantBiology);藍(lán)果杜鵑在花色方面存在白色花和粉紅色花的變異,熊蜂更偏向于訪問(wèn)粉色花朵的植株,但傳粉者與不同花色間植株的雜交親和性無(wú)顯著差異(Maetal.,,PlantDiversity);長(zhǎng)花期、較大的花展示、部分自交親和的繁育系統(tǒng)、低昆蟲(chóng)訪花頻率是藍(lán)果杜鵑適應(yīng)高海拔生境的繁殖策略(Maetal.,,JournalofSystematicsandEvolution)。
研究人員還基于近8年對(duì)馬纓花杜鵑和藍(lán)果杜鵑的研究積累,對(duì)它們生殖隔離中的合子前隔離階段的地理隔離、花期隔離、花特征(花色、花氣味、花蜜含量及糖濃度)及其傳粉者行為隔離和花粉管競(jìng)爭(zhēng),以及合子后隔離的結(jié)實(shí)率和種子活力進(jìn)行深入的量化分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):較于合子后隔離,合子前隔離更為重要,尤其是共有傳粉者對(duì)兩親本具有很強(qiáng)的偏好;此外,與種內(nèi)異交授粉相比,種間雜交授粉的花粉管生長(zhǎng)速度、結(jié)實(shí)率以及種子萌發(fā)率都被明顯抑制,進(jìn)一步證明了合子后隔離較強(qiáng),并且,各個(gè)階段的生殖隔離強(qiáng)度具有不對(duì)稱性。
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