毛茛科两个物种花适应性进化的生态遗传学对比研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
30900162
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
赵志刚
依托单位：
兰州大学
学科分类：
C0309.环境与生物演化
结题年份：
2012
批准年份：
2009
项目状态：
已结题
起止时间：
2010-01-01 至2012-12-31

项目参与者：
肖洒；张龙冲；张格非；张兆华；谢田朋；
关键词：
遗传力－遗传相关适应性进化花泛化－特化生态遗传学表型选择

项目摘要

被子植物的繁殖器官和生殖系统表现出极大的变异，自达尔文以来就吸引了人们广泛的关注。近二十多年来，随着分析手段的发展，人们开始了解到一些物种花进化的驱动力及过程。然而在种群、区域水平上花适应性进化的选择力及生态遗传学背景方面，仍然知之甚少。对花泛化的起源及维持、花泛化与特化之间的转变机制还没有仔细的研究。青藏高原拥有独特的地理环境、气候条件、丰富的植被类型及许多特有物种，为研究植物的适应性进化提供了理想的场所。在前期的工作基础上，本项目拟对分布于青藏高原毛茛科的两种分别具有泛化花结构的毛茛状金莲花和特化花结构的露蕊乌头，进行花适应性进化的生态遗传学对比研究。通过表型选择方法分析，比较花性状所受自然选择的强度和方向、表型变异与传粉昆虫的关系及其在时间、空间上的变异，并测量花特征的遗传力及遗传相关。探讨这种高寒环境中的植物在区域尺度上花进化的模式和机制，比较花进化动力及过程的种间差异。

结项摘要

具有泛化、特化花结构的植物可能代表了不同的适应性进化的模式或维持机制。我们对青藏高原花比较特化的露蕊乌头（Aconitum gymnandrum）和泛化的毛茛状金莲花（Trollius ranunculoides）进行了研究，已发表研究论文5篇，其中2篇SCI论文。结果表明：露蕊乌头花特征的变化表现出很强的位置效应，顶部花花特征之间的遗传相关性显著降低。花序内不同位置的花对资源有效性的可塑性反应不一致：当资源降低的时候，顶部的花更偏向雄性功能的分配，而且这种可塑性反应有遗传基础。花特征之间的相关性不受花位置的影响，而且不同花特征的可塑性反应是整合的，因而能维持整个花功能的稳定。因此，当自然选择作用于露蕊乌头时，位置效应可能会干扰花特征的适应性进化，顶部花有相对更高的进化潜能。毛茛状金莲花花特征的变异明显与传粉昆虫有重要的联系。种群间沿着海拔梯度，花瓣数、花大小的变异与主要传粉昆虫类群的喜好有关。种群内个体花期的分化伴随着传粉昆虫的活动的变化,导致传粉者施加的表型选择发生改变, 最终会引起花特征的分化。