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科研进展

昆明植物所在高山植物进化适应机制研究中取得新进展

文章来源:生物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2012-11-09  |  作者:宋波  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 
高山地区环境恶劣,如生长季节短、低温、强降水、强紫外辐射等, 但是全球高山地区却拥有较高的生物多样性。这些植物如何在严酷的环境中实现成功繁殖,是进化生物学的热点问题,也是理解高山植物多样性形成机制的基础。面对这些胁迫因子,高山植物进化出了高度特化的结构,如温室结构、绵毛结构等,倍受广大植物学家和生态学家的关注。但是,目前对于这些特化结构的进化适应机制仍然缺乏系统的理解。
中国科学院昆明植物研究所高山植物多样性研究组博士生宋波在导师孙航研究员的指导下,以喜马拉雅“温室植物”的典型代表——塔黄(Rheum nobile)作为研究对象,探讨其特化结构苞片的进化适应机制。研究发现:1)苞片能增加繁殖器官的温度,促进花粉在低温环境下快速萌发,促进受精;2)苞片能阻挡大部分紫外辐射和防止雨水对花粉的冲刷,保护花粉不受高山上强太阳辐射和强降水的伤害;3)苞片能显著增加传粉昆虫的拜访;4)苞片能促进受精胚珠的发育,提高座果率、降低败育率、增加种子重量和萌发率。同时,苞片的存在也导致更多的种子被传粉昆虫幼虫寄生,增加了繁殖成本。但是,通过成本利益分析,我们发现:与其繁殖贡献相比,苞片造成的种子寄生成本是可以忽略不计的。因此,塔黄的苞片在花期和果期均能显著提高植物的繁殖适合度,是适应高山上各种非生物胁迫因子和增加传粉成功选择压力的结果。
相关研究结果以“Multifunctional bracts enhance plant fitness during flowering and seed development in Rheum nobile (Polygonaceae), a giant herb endemic to the high Himalayas”为题在著名生态学期刊《Oecologia》上在线发表。论文链接:http://www.springerlink.com/content/w8uk2x52t03h7224
喜马拉雅“温室植物”的典型代表——塔黄(Rheum nobile)
在不同苞片处理下(开花前去除苞片、开花后去除苞片以及对照),塔黄的繁殖收益(实线)与损失(虚线)流程图

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原本山川 极名草木