云南草蔻（Alpinia blepharocalyx）的繁殖生态学及花柱卷曲性的适应性研究

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中文摘要：花柱卷曲性作为一种新发现的植物交配策略，也是唯一通过花柱运动和异型雌雄异熟相结合而形成的花部特征二态型。花柱卷曲性植物种群在花期包括两种花柱运动和花药开裂交互对应的个体。在一种表型中，花柱开始时位于花药上方而在中午时向下运动到可接触传粉者的授粉位置上，另一型花柱则表现出相反的运动。花药在整个1-d花期保持在同一位置，但是其只在花柱位于向上位置时才散粉。根据花柱运动的方向将两型分别命名上举型和下垂型。花柱卷曲性这一交配策略通过花柱的运动形成柱头与花药在空间上的隔离，花药开裂的时间分离则形成异型雌雄异熟。同时这一策略与传粉者拜访频率的巧妙结合，组成一个精巧的行为机制，使有效的传粉只能发生在两种表型之间，不但避免了白花授粉，而且还避免了同株异花授粉。花柱卷曲性这一交配对策现在已在姜科的24个种中得到证实。本论文的研究主要关注具有花柱卷曲性植物的繁殖生态学和花柱卷曲性的适应意义。通过对具有花柱卷曲性的山姜属植物云南草蔻(Alpinia blepharaocalyx)的繁殖生态学研究表明在云南草蔻中下垂型花的单花花粉量，胚珠数P/O值都高于比上举型。云南草蔻花柱运动伴随着花柱生长的过程。花粉管生长实验证明了云南草蔻是自交亲和的及柱头异熟性的存在。花蜜分泌量和糖浓度的变化与传粉者访花节律存在一定的相关性。通过人工添加花粉说明相比于上举型植株，云南草蔻的下垂型植株存在着花粉限制。去果实验表明云南草蔻植株坐果结籽受资源限制。使用等位酶标记和MLTR估计多位点异交率发现所研究的云南草蔻种群具有混合交配系统且上举型自交率高于下垂型的。在山姜属植物花柱卷曲性的适应意义研究中，通过检验了避免自交和避免雌雄功能干扰两种假说的预测而评估了驱动花柱卷曲性进化的选择压力。使用人工授粉处理研究云南草蔻(Alpinia blepharaocalyx)中评估异型雌雄异熟在避免由白花授粉而产生的自交的作用和自花和异型花粉间花粉竞争能力以证实柱头-花粉间干扰可能是驱动这一花策略进化的压力。同时实验操纵马来良姜(Alpinia mutica)花柱的运动评估了柱头对花粉输出的干扰。实验结果表明自交亲和的云南草蔻中即使花柱保持在授粉位置不动，异型雌雄异熟是可有效减少由自花授粉所产生的自交。异交花粉比自交花粉有更大的竞争优势提示花柱的运动的功能可能是减少避免柱头对花粉输出的作用。实验操纵花柱运动说明柱头-花粉干扰的存在。综合结果说明花柱卷曲性中的雌雄异型异熟能有效地减少由白花授粉所产生的自交，花柱运动能减少柱头对花粉输出的干扰进而增加交配机会。

作者：

孙杉

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关键词：

花柱卷曲性异型雌雄异熟花柱运动性别干扰山姜属云南草蔻

授予学位：

博士

学科专业：

进化生态学

导师：

张大勇

学位年度：

2006

学位授予单位：

北京师范大学

语种：

中文

中图分类号：

Q94