Collaborative Research: Evolutionary tradeoffs between outcross siring success and selfing: the role of ecological context in the stability of mixed mating systems

合作研究:异型交配成功与自交之间的进化权衡:生态环境在混合交配系统稳定性中的作用

基本信息

  • 批准号:
    1654943
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 38.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-05-01 至 2023-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A major unsolved question in biology is why plant populations often maintain a mixture of two reproductive strategies, self-fertilization and cross-pollination. Long standing genetic theories predict that these should rarely co-exist. Yet this dual strategy is surprisingly common in nature, suggesting that existing theory is inadequate. This project tests the hypothesis that ecological interactions among plant species help maintain dual strategies. When multiple plant species flower together and share pollinators, pollen is often wasted on flowers of other species, reducing the benefits of cross-pollination. The researchers will evaluate this hypothesis through a combination of theory development, field studies of pollinator behavior, and molecular genetic studies of parentage. This research will enhance conservation of plant and pollinator communities and will help scientists understand how invasive species and habitat fragmentation influence pollination. A partnership with an economically-disadvantaged K-12 school will foster improved understanding of conservation and biodiversity. Focusing on the perennial plant Mimulus ringens, empirical and theoretical studies will investigate how pollinator sharing affects the tradeoff between outcross siring and selfing. Manipulative experiments will evaluate whether changes in the ecological context, the abundance of a co-flowering species Lobelia siphilitica, influence patterns of natural selection on selfing. Comparisons of 32 natural populations that vary in the type and abundance of co-flowering species will provide information on selfing rates, pollen limitation, floral morphology, and inbreeding depression, and evolutionary responses. Models will be developed using an adaptive dynamics approach that will incorporate the automatic advantage of selfing, evolutionary changes in inbreeding depression; it will account for pollen loss caused by the presence of a co-flowering species, and will explore the range of genetic and ecological factors that could generate stabilizing selection on mixed mating. These linked empirical and theoretical investigations will provide a broad new framework for understanding the evolution of plant mating systems.
生物学中一个未解决的主要问题是,为什么植物种群经常混合使用两种繁殖策略,即自体受精和异花授粉。长期存在的遗传理论预测这些很少会共存。然而,这种双重策略在本质上却出人意料地普遍,这表明现有理论是不够的。该项目测试了植物物种之间的生态相互作用有助于维持双重策略的假设。当多种植物物种一起开花并共享授粉媒介时,花粉通常会浪费在其他物种的花朵上,从而降低了异花授粉的益处。研究人员将通过理论发展、传粉媒介行为的实地研究和亲子关系的分子遗传学研究相结合来评估这一假设。这项研究将加强对植物和传粉媒介群落的保护,并将帮助科学家了解入侵物种和栖息地破碎化如何影响授粉。与经济上处于不利地位的 K-12 学校的合作将促进人们更好地了解保护和生物多样性。以多年生植物 Mimulusringens 为重点,实证和理论研究将探讨传粉媒介共享如何影响异交繁殖和自交之间的权衡。操作实验将评估生态环境的变化、共花物种半边莲的丰富度是否影响自交的自然选择模式。对共花物种类型和丰度不同的 32 个自然种群进行比较,将提供有关自交率、花粉限制、花形态、近交衰退和进化反应的信息。将使用自适应动力学方法开发模型,该方法将结合自交的自动优势、近交衰退的进化变化;它将解释由于共花物种的存在而导致的花粉损失,并将探索可能在混合交配中产生稳定选择的遗传和生态因素的范围。这些相关的实证和理论研究将为理解植物交配系统的进化提供一个广泛的新框架。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Plant Mating Systems Often Vary Widely Among Populations
植物交配系统在不同种群中通常差异很大
  • DOI:
    10.3389/fevo.2018.00038
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Whitehead, Michael R.;Lanfear, Robert;Mitchell, Randall J.;Karron, Jeffrey D.
  • 通讯作者:
    Karron, Jeffrey D.
Hermaphroditism promotes mate diversity in flowering plants
雌雄同体促进开花植物的配偶多样性
  • DOI:
    10.1002/ajb2.1336
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Christopher, Dorothy A.;Mitchell, Randall J.;Karron, Jeffrey D.
  • 通讯作者:
    Karron, Jeffrey D.
Pollination intensity and paternity in flowering plants
  • DOI:
    10.1093/aob/mcz159
  • 发表时间:
    2020-01-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Christopher, Dorothy A.;Mitchell, Randall J.;Karron, Jeffrey D.
  • 通讯作者:
    Karron, Jeffrey D.
Examining Urban, American, Middle-School Students’ Divergent Views of Nature Before and After a Field Trip to a University Field Station and Nature Preserve
检查城市、美国、中学生在大学实地考察站和自然保护区实地考察前后对自然的不同看法
  • DOI:
    10.1007/s11256-018-0473-x
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Ramlo, Susan
  • 通讯作者:
    Ramlo, Susan
Plant–pollinator interactions along the pathway to paternity
  • DOI:
    10.1093/aob/mcy167
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    C. Minnaar;B. Anderson;Marinus L. de Jager;J. D. Karron
  • 通讯作者:
    C. Minnaar;B. Anderson;Marinus L. de Jager;J. D. Karron
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