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以两种玉凤花属植物为例探究花粉聚合的适应意义

批准号:
32070257
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
熊英泽
依托单位:
学科分类:
植物系统发生与进化
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
熊英泽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
被子植物的花粉以单粒或者多粒聚集在一起的方式进行散布。聚合花粉虽然可增加一次访花移出花粉数量或降低花粉丢失,但来源相同的花粉落置在同一柱头,会引起内部的雄性配子竞争。兰科植物的花粉块作为花粉聚合的极端形式,从花粉囊中移出是整块一次带出,但在落置柱头时,通过花粉小块可能会到达多朵花,因此,解释兰花花粉块的演化需要更多地从花粉落置和后续阶段考虑。但前人的研究缺乏对聚合花粉落置过程的定量分析,聚合花粉导致的配子竞争改变影响繁殖成功的实验证据仍然缺乏。因此,我们计划选择花粉聚合程度差异明显的两种兰科玉凤花属植物(粉叶玉凤花和落地金钱)为对象,比较其花粉聚合程度,追踪花粉块移动,调查聚合花粉对花粉落置效率、延迟落置程度和柱头花粉多样性的影响,结合多花粉来源混合授粉实验来验证配子竞争水平改变对植物繁殖成功的影响。该项目旨在探寻兰花花粉聚合变异的原因,为聚合花粉包装策略的适应性意义研究提供新证据。
英文摘要
Mature pollen grains are separated in most angiosperms but numerous grains are aggregated in some groups. Although aggregated pollen could increase pollen removal per visit and/or reduce pollen loss during transfer, the following deposition of pollen from the same donor onto one stigma may reduce male fitness in principle (mate competition). Pollinia, as the most evolved aggregated pollen, can be removed from anthers by just one efficient visit, while in Orchidaceae one pollinium could be deposited on stigmas of different flowers through massulae (pollen carryover), indicating that the explanation of pollen aggregation phenomenon in Orchidaceae needs more effort on the stigmatic pollen deposition stage and the stage following. However, the quantitative effect of aggregated pollen on stigmatic pollen deposition and the following mate competition on reproductive success still remains unexplored. To investigate the effect of aggregated pollen on stigmatic pollen deposition and reproductive success in Orchidaceae, our proposal plans to (1) quantify their pollen aggregation agree and investigate their effect on pollen deposition, pollen carryover and stigmatic pollen diversity in Habenaria glaucifolia and H. aitchisonii which degree of pollen aggregation is different between the two species ; (2) conduct pollination experiment with pollen mixture from different plants or multiple massulae to test the effect of mate competition on reproductive success. The proposal aims to investigate the cause of pollen aggregation variation in Orchidaceae, and provide a better understanding of the adaptive significance of the packaging strategy of pollen aggregation in angiosperms.
被子植物的花粉会以单粒或者多粒聚集在一起的方式进行散布,其中聚合花粉虽然可增加一次访花移出花粉数量或降低花粉丢失,但来源相同的花粉落置在同一柱头,会引起内部的雄性配子竞争。本项目比较了兰科植物粉叶玉凤花和落地金钱花粉聚合程度的差别,并通过花粉染色追踪、柱头花粉小块定量和多花粉来源人工授粉实验,系统探讨了花粉聚合程度对花粉传递(柱头花粉落置效率、花粉传递效率和柱头花粉多样性)和繁殖成功(柱头配子竞争)的影响。粉叶玉凤花的花粉聚合程度显著高于落地金钱,其花粉块的最小落置单位花粉小块更少,但每小块内花粉数量更多。这种高聚合程度使粉叶玉凤花在传粉者访问频率较低的情况下,仍能通过更高的花粉落置效率弥补传粉劣势;落地金钱的花粉聚合程度较低,柱头花粉多样性更高,则是对高访问频率的传粉环境的适应,差异的花粉落置模式揭示了花粉聚合策略在不同传粉环境中的适应性意义。另一方面,多花粉来源的人工授粉实验发现,两种兰花柱头花粉多样性对繁殖成功没有显著影响。在兰科植物中,较高的聚合程度虽然降低了柱头配子竞争,但并未显著影响繁殖成功,这可能与兰科植物的普遍的传粉机会限制有关,它们大量胚珠的存在也可能是它们适应这种单次大量花粉落置的证据。因此,本项目将研究拓展到当地同域共生的其它8种兰花上,检验和完善了被子植物胚珠数目的打赌假说。通过结合10种兰科植物的数据,我们发现花粉聚合程度与兰花传粉环境的波动程度正相关,聚合程度越高的兰花,其柱头花粉落置量显著增加,而后者才是决定植物胚珠产量的关键因素。这一结果表明,花粉聚合策略的演化可能是植物对不稳定传粉环境的一种适应性反应,而花粉聚合程度的提升可能是驱动胚珠包装策略演化的重要因素。总体而言,该研究通过对多种兰科植物花粉聚合程度及其生态影响的深入分析,探究了植物花粉聚合程度变异的可能原因,为被子植物聚合花粉和胚珠包装策略的适应性意义研究提供了新的思路和证据。
以滇牡丹为例探究被子植物雄蕊颜色多样性的适应性意义
  • 批准号:
    32470240
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    熊英泽
  • 依托单位:
传粉者身体上多区域花粉落置对传粉精确性的影响
  • 批准号:
    31700200
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    熊英泽
  • 依托单位:
国内基金
海外基金