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    我国植物学专家研究发现植物授粉新机制—滞后自交

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    信息摘要:为顺利滋生后代,植物依据环境条件变革发展出虫媒、风媒、自交等各种授粉模式,甚至涌现机动变通的“滞后自交”机制—它们耐烦肠等到杂交机会完全丧失后,才进行自花授粉。大连民族学院教授阮成江在南京大学攻读植物学专业博士学位期间,和导师钦佩教授等研究发现,多年生草本植物海滨锦葵滞后自花授粉战略机动,即使杂交不成,也能保证自交授粉成功。相关论文发表在最近出版的《科学通报》上。

          为顺利滋生后代,植物依据环境条件变革发展出虫媒、风媒、自交等各种授粉模式,甚至涌现机动变通的“滞后自交”机制—它们耐烦肠等到杂交机会完全丧失后,才进行自花授粉。大连民族学院教授阮成江在南京大学攻读植物学专业博士学位期间,和导师钦佩教授等研究发现,多年生草本植物海滨锦葵滞后自花授粉战略机动,即使杂交不成,也能保证自交授粉成功。相关论文发表在最近出版的《科学通报》上。
        我国植物学专家研究植物授粉机制最新发现,海滨锦葵
        “尽管植物在进化进程中面临不利自花授粉的选择,但许多植物仍维持混杂的授粉机制。”阮成江说。他介绍,在被子植物中,从优势的异花传粉到自花传粉,是最广泛、最普遍的进化改变。花的形态特点和行为影响植物的传粉模式和滋生,如雌雄异位、雌雄异熟、花部活动和花冠脱落等。对于仅靠动物传送花粉的植物种群来说,如果传粉者缺失或在某一时段减少,能自花授粉的个体将具备一定的天然选择优势。更有一些植物的花在杂交机会丧失时,发展出“滞后自交”模式—在传粉者缺少时,它显然地保证种子生产;传粉者丰盛时,又许可杂交盘踞优势。
        “滞后自交是一种生殖适应性,它保证植物在任何情况下都不错过授粉。” 阮成江说,不同的花部活动都可实现滞后自交,包括花晚期花柱分枝卷曲,使柱头外表接触花药;花后期雄蕊向上曲折,使花药与柱头接触;花晚期雄蕊不断向外露柱头伸长;花冠脱落进程中,着生花冠雄蕊的花药拂擦柱头;以及同时发生花柱活动和花冠脱落等。他表现,雌雄异位和雌雄异熟是植物进化中形成的增进异交的花部特点,而部分植物的花柱活动和花冠作用是进化中形成的推进自交的花部行为;很多植物的花具备上述特点和行为中的两种,罕见的具备3种,但超过三种的植物则还未见报道。
        阮成江介绍,海滨锦葵为锦葵科多年生草本植物,起源于美国盐沼区,作为发展盐土农业的盐生植物于1992年由美国引入我国。单株每天产生1到25朵花,大多数花为两性花,单花花期仅一天;单体雄蕊管上被2—5轮雄蕊,每轮雄蕊2—5个,底部合生的五分枝花柱从雄蕊聚合管中伸出。该植物既能在圆能蜂、菜粉蝶和黄粉蝶的帮助下完成昆虫传粉,又能经过花柱活动完成滞后自花授粉。
        2001年秋天起,阮成江等在我国东部盐城滩涂区金海农场实验地的海滨锦葵栽培种群内,对其花部活动等景象进行观测。察看结果显示,海滨锦葵在一天的花期中工作十分“沉重”:早上5点前,花冠完全展开,花柱从单体雄蕊管伸出;部分花表现出增进杂交的不完全雌蕊先熟。如果花初开时即被授粉,花柱将不发生曲折;但如柱头不断未被授粉,花柱将在6点左右发生曲折,不断延续到柱头与自花花粉接触或毗邻为止(下午2—4点)。这一“生命活动”开端和停滞的时间、活动的速度,与当气象候条件亲密相关。活动进程中,任一柱头接受到外来花粉后都立刻停滞,其它柱头则延续活动、不受影响。而即使是柱头不与花粉相触的情况下,下午4点左右花冠闭合后仍能正常巩固。对于雌蕊先熟的花,上午10点左右花药会开裂,如果在花期未被昆虫授粉,也能为花柱活动实现滞后自交供给可能。
      “我们看到,海滨锦葵花完善地展示出有花植物的进化成功,奇妙地展示出增进杂交的柱头探出式雌雄异位、雌蕊先熟,以及推进自交的花柱活动和花冠闭合。”阮成江表现,这一发现对研究海滨锦葵系统学,以致被子植物花和传粉系统的进化都有重要意义。花柱活动和花冠闭合相联结完成的滞后自交,展示了花冠闭合除影响传粉者之外的“另一功能”。接下来,他盘算进一步分析海滨锦葵中的滞后自交是否供给滋生保障,尝试为长期以来证据不足的达尔文滋生保障假说供给另一例证。


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