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用棋盘模拟模型推断雌雄异株乔木种子性别比例:以罗浮柿为例
结题报告
批准号:
31800309
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
张永华
依托单位:
学科分类:
C0301.生态学理论与方法
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
李步杭、沈志强、江园、倪明、李晨岚
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中文摘要
雌雄异株植物种子性别比例对其种群遗传有重要影响。棋盘模拟模型是推断这类植物种子性别比例非常有力的依据。经该模拟模型推断可得,随着花粉传播距离减少,种子同生群更偏雌性。我们在广东黑石顶保护区多年的野外观察发现:罗浮柿种群繁殖大小年交替进行;由于大年有更多开花雌雄株,其空间间距比小年更小。最近,对保护区内50公顷样地中的所有2271株胸径大于1cm的罗浮柿作性比研究得到:不同径级的亚群体性别比例呈规律地震荡波动;胸径小于2cm的亚群体显著偏雌。据此我们提出假设:罗浮柿在大年,开花的雌雄株彼此空间距离缩小,出现更频繁的短距离传粉事件,导致种子同生群性别比例比小年更偏雌性。本项目拟对样地中罗浮柿繁殖大小年的种子同生群进行调查研究,用分子标记鉴定性别和基因分型,计算大小年种子同生群的性别比例与花粉和种子的平均传播距离,验证假说,检验棋盘模拟模型推断种子性别比例的适用性。
英文摘要
Sex ratio in seeds has profound impacts on population genetics in dioecious plants. The chessboard simulation model provides a useful tool for inferring sex ratio in seeds and predicts that sex ratio in seeds tends to be female-biased with decreasing pollen dispersal distance. We observed an alternate bearing of Diospyros morrisiana in in the Heishiding (HSD) Nature Reserve, Guangdong province, and spatial distance between the flowering male and female individuals significantly decreased in the “on-year” compared to the “off-year”. Recently, we identified sexuality of 2271 individuals of D. morrisiana with diameter at breast height (DBH) ≥1 cm in a 50-ha forest plot in the HSD using a male-linked gene locus (OGI). Our results suggest that the sex ratios of sub-populations with different DBH classes fluctuated regularly and the sub-population with DBH ≤2 cm was significantly female-biased. In this project, we will test the hypothesis that the sex ratio in seeds of D. morrisiana will be more female-baised in the ‘on-year’ compared to the ‘off-year’ due to shorter pollen dispersal distance. To test the hypothesis,we will estimate sex ratios of different seed cohorts and the average pollen dispersal distance and seed dispersal distance in an “on-year” and “off-year”.
雌雄异株植物是许多陆地生态系统(特别是森林)的重要组成部分。恰当的种群雌雄性比、不同性别植株的功能二态性以及子代的杂种优势,是理解雌雄异株植物和雌雄同株植物共存和植物性别系统演化的关键因素。本项目以罗浮柿这种在东亚地区亚热带森林非常常见的雌雄异株乔木树种为研究对象,通过其不同生活史阶段的性比动态、雌雄株功能性状及子代的杂种优势的系统研究,揭示其所具有的竞争优势特点。通过研究发现:.1)整体上,广东黑石顶样地内的罗浮柿花粉和种子均具有广泛的传播范围,所对应的性比略微偏雌,但没有显著偏离1:1,貌似支持了棋盘模型的部分推断。此部分的数据分析在进一步完善中。.2)基于性别分子鉴定的结果发现,罗浮柿在种子阶段的性比表现为偏雌,并会一直持续中树(胸径小于10cm)阶段,之后性比会转向偏雄。而野外的观测性比在不同的胸径径级均表现为偏雄,这可能与罗浮柿雄株具有更高的开花频次有关。.3)罗浮柿幼苗的性状受到性别和亲本遗传距离的影响。幼苗大小和组织密度和亲本遗传距离具有显著的正相关关系,主要体现在雌性幼苗上,而对于雄性幼苗不显著。 雄性幼苗一般会比雌性幼苗具有更高的生物量和叶面积,但会随着亲本遗传距离的增加而减弱。.4)样地内基于分子鉴定得到的罗浮柿雌雄植株的整体相对生长速率没有显著差异,但在生活史早期,两种性别的植株都具有更快的的生长速率。光因子对两种性别植株的生长都有显著的影响。与雄株相比,在生活史阶段的早期,雌株的生长会更多的来自雄株邻体密度的抑制。.5)罗浮柿的叶绿体基因组序列大小为 157737 bp,具有典型的闭环四分体结构。 罗浮柿与君迁子、粉叶柿亲缘关系最近,在柿属植物的系统发育树上,位于落叶种这一支系中。.上述研究成果为我们理解柿属(乃至其他雌雄异株植物)在森林生态系统中的生存竞争优势提供了见解,并为其资源的开发利用提供理论指导。
期刊论文列表
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专利列表
Plastomes of two Rehmannia species: comparative genomic and phylogenetic analyses.
两种地黄物种的质体:比较基因组和系统发育分析
DOI:10.1080/23802359.2021.1878953
发表时间:2021-03-11
期刊:Mitochondrial DNA. Part B, Resources
影响因子:--
作者:Sun J;Sun M;Wang D;Xu K;Hu R;Zhang Y
通讯作者:Zhang Y
华东特有药用植物天目地黄的谱系地理学与景观遗传学整合研究
  • 批准号:
    LY21C030002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    张永华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金