与报酬质量信息相关的花性状通常受到传粉者的偏好和选择,而遗传变异和遗传相关可反映这些性状的进化潜能.青藏高原广泛分布的马先蒿属植物具有多样的花冠类型,其演化已被证明与传粉者选择作用密切相关.本研究以青藏高原东缘分布的无蜜的半扭卷马先蒿(Pedicularis semitorta)和有蜜的甘肃马先蒿(P.kansuensis)为对象,通过数量遗传实验分析花吸引性状和报酬(花粉、花蜜)的遗传力及两者间的遗传相关大小.结果表明:半扭卷马先蒿的花高、花大小和花粉量遗传力较高,但花序数和花数目遗传力较低;甘肃马先蒿的花高、盔高和糖含量遗传力较高,而花大小、花序数、花数目、糖浓度和花蜜量遗传力较低;半扭卷马先蒿的花粉量与花性状间无显著相关性,说明花吸引性状不能反映其报酬量;甘肃马先蒿的糖浓度与花序数、花数目之间具有显著正的表型相关,但遗传相关不显著;花蜜量与花大小、花高、花数目等具有显著正的表型相关,花蜜量与花大小和花高具有显著正的遗传相关,糖含量与所测花性状的表型与遗传相关均为显著正的关系;这说明多个花性状可作为甘肃马先蒿报酬的诚实信号;甘肃马先蒿花性状和报酬之间的表型和遗传相关大小显著高于半扭卷马先蒿;这可能与马先蒿属植物花冠形态演化有关;较强的遗传相关可能限制甘肃马先蒿花性状与报酬的独立进化,而半扭卷马先蒿的花性状具有较高的独立进化的潜能.本研究有助于更好理解青藏高原植物多样性的形成与维持.

堡状峰是类似城堡外貌而凸出于周围环境之上的特殊山峰,位于中国闽南乌山风景区堡状峰地貌上的乌冈栎(壳斗科)种群的表型发生了变异,其与原类型的显著不同在于叶背具宿存性黄褐色星状毛.为解释这一现象,该研究对堡状峰顶部的乌冈栎种群分布进行调查,包括其中的变异型、原始型、过渡型,以及堡状峰山脚、另一异域的典型原始型种群被研究,基于叶表皮解剖,利用方差分析统计显微性状的差异,结合生态因子,探究变异的原因及演化的可能途径.结果表明:(1)变异型在山顶西侧形成以其为优势种的常绿阔叶灌丛群落,东侧的小片灌丛以原始型为主,后者内部还有少量过渡型.(2)各种群单细胞毛状体基(STB)与复合毛状体基(CTB)在叶上表皮的密度很小甚至小于每平方毫米1个,宏观的表现为无毛.原始型、过渡型、变异型的STB密度均值在叶下表皮递增.变异型种群与原始种群相比,叶下表皮CTB或典型星状毛(Tst)的密度由每平方毫米0.481～1.122个变异至每平方毫米57.2个,宏观表现为形成密毛.气孔长宽比在原始型(1.187～1.205)至变异型(1.258)间递增.(3)方差分析结果显示,变异型叶下表皮STB与CTB密度及气孔长宽比较原始型显著增加(大)(P＜0.01),但气孔密度与尺寸在种群间未表现出规律与差异性(P＞0.05).乌山堡状峰顶的土壤贫瘠、水热条件差.综合生境与统计的结果表明,变异型乌冈栎叶背毛状体及气孔长宽比的变异具抵抗干旱或极端气温的功能.由于花粉流未曾间断,因此相比于地理隔离,特殊生境促使乌冈栎发生适应性演化应是该变异产生的主要原因.该研究为亚热带特殊花岗岩地貌促进种群分化和物种形成提供了直接的证据.

全球气候变化背景下,极端高温事件日益频繁,对植物的生长、存活造成严重威胁,准确评估植物的耐热性,对物种保育和适应性预测具有重要作用.木兰科是中国亚热带常绿阔叶林的标志类群,也是被子植物基部类群,具有重要的生态价值和演化生物学地位,然而目前对其耐热性尚缺乏了解.该研究以种植于同质园的23种木兰科植物为研究对象,利用叶绿素荧光技术研究了叶片光合系统的耐热性,同时测定了叶片形态性状,并基于这些物种在全球的分布地气候数据,分析了叶片光合系统耐热性与叶片形态及温度生态位的关系.发现木兰科植物光系统Ⅱ最大光化学效率降低50％时的温度(T50)范围在46.1-56.7 ℃之间,且常绿物种的T50显著高于落叶物种.叶片形态方面,T50与叶面积显著正相关,与叶片厚度无显著相关关系.温度生态位方面,T50与年平均气温、最冷月最低气温呈显著正相关关系,但与最暖月最高气温无显著相关关系.T50具有较弱的系统发育信号,暗示T50受系统发育影响较小,受叶片形态与环境气候的影响较大.研究结果说明木兰科植物的叶片光合系统耐热性较强,但耐热性的气候适应可能并不受高温环境驱动,未来的高温事件对生活于更炎热地区的木兰科落叶植物威胁较大.

通过对146份贵州猕猴桃种质资源表型遗传多样性的研究,为贵州猕猴桃品种选育打下基础,对146份不同区域猕猴桃种质资源48个质量性状进行描述、赋值,并结合单果重等9个数量性状,使用主成分分析、聚类分析等进行综合评价.结果表明,57个质量性状和数量性状均存在丰富的多样性和变异性;146份资源的Shannon's遗传多样性指数为1.28,从各区域遗传多样性指数可以看出,演化进程上从遗传多样性指数高的地区向低的地区进行演化;主成分分析结果显示,前14个主成分累计贡献率达75.076％,其中前6个主成分的累计贡献率达51.911％,为提高品种选育和评价的工作效率,可将猕猴桃种质资源的描述指标简化为新梢被毛、果实被毛等18个性状;聚类结果显示,贵州猕猴桃种质的欧氏距离为1.00～25.00之间,在D=19.25处,146份野生猕猴桃分为6个类群.本文有效揭示了贵州省猕猴桃种质资源丰富的多样性和亲缘关系,明确野生猕猴桃各种群间性状区分特征和部分优良资源性状的地理分布,对贵州猕猴桃种质资源的种质鉴定、保护利用和品种选育有重要意义.

探究生物多样性在类群和空间不均一性的形成机制对于认识多样性的形成和演化规律具有重要意义,也是生物学研究的热点之一.鬼臼亚科属于小檗科,包含10属约89种,属间物种数量差异巨大.本研究利用比较系统发育学的研究方法,重建了鬼臼亚科的系统发育关系、分化时间和多样化历史,并探讨了生物和非生物因素对净多样化速率的影响.研究结果表明鬼臼亚科起源于92.75 Myr,净多样化速率在约23 Myr开始明显提升,最显著的净多样化速率转变发生在21 Myr附近的淫羊藿属(Epimedium)分支上.基于性状的演化速率分析显示,具有蜜距和分布在东亚亚热带的类群具有较高的净多样化速率,但淫羊蕾属特定的距长对其物种的净多样化速率没有影响;果实类型、假种皮和气生茎的有无对类群间净多样化速率无影响.本研究表明功能性状的演化和中新世以来东亚地区季风气候的加强导致了鬼臼亚科内部多样性的分布不均.

高山地区生境极端,却拥有许多形态特化的植物,非生物因素在塑造花部性状及其进化过程中发挥着重要作用.该研究选取龙胆科典型高山植物喉毛花(Comastoma pulmonarium)为对象,探究其毛状副冠在多雨、强辐射的极端高山环境中的适应意义及其对植物雌雄繁殖适合度的影响.结果表明:通过比较自然状态和人工去除副冠的花,毛状副冠有效减少了雨水对花粉的冲刷(t=2.61,P<0.05),提高了受精比率(t=2.05,P<0.05),但是对种子的质量,即种子重量和种子萌发率的影响不显著.另外,花粉浸泡在蒸馏水中后,其萌发率显著低于蔗糖溶液中(t=30.67,P<0.001),表明毛状副冠能够有效减小雨水浸泡对花粉活力的影响;同时,与自然状态相比,去除毛状副冠后的花,经太阳暴晒后,其花粉萌发率同样极显著地降低(t=9.89,P<0.001),表明毛状副冠有效地避免了太阳辐射对花粉质量产生的不利影响.该研究结果表明喉毛花的毛状副冠结构是应对高山恶劣环境的一种适应策略,对植株的雌性和雄性繁殖成功都具有重要意义,从而进一步证实了非生物因素在植物花部特征演化中的重要作用.

维管植物从蕨类植物、裸子植物到被子植物的演化过程中,生理结构和功能都被认为更趋向于适应干旱的环境.但是关于3类植物是否提升了水分传导和水分利用效率的研究目前多基于叶脉和气孔的形态结构推断,而对水分传导速率的直接测量则集中于被子植物内部.因此,同时测定3类植物叶片和枝条尺度的水力性状,可以研究维管植物水力性状的演化趋势和协同演化关系.该研究测定了中国科学院华南植物园内的蕨类植物(芒萁(Dicranopteris pedata)、华南毛蕨(Cyclosorus parasiticus)、乌毛蕨(Blechnum orientale)),裸子植物(罗汉松(Podocarpus macrophyllus)、竹柏(Podoearpus nagi)、落羽杉(Taxodium distichum))和被子植物(海南木莲(Manglietia fordiana var.hainanensis)、东京油楠(Sindora tonkinensis)、羊蹄甲(Bauhinia purpurea))共9种植物的水力结构与功能的相关性状.发现9种植物从原始到更演化物种的枝条比导水率(KS)、叶片比导水率(KL)和叶片水力导度(Keaf)依次升高;叶片蒸腾速率(E)和潜在水分利用效率(WUEi)升高趋势不显著;气孔面积指数(SPI)和木材密度(WD)在3个类群间无明显变化趋势.水力功能性状在枝条(KS)和叶片(KL、Kleaf和E)尺度显著相关,但和两个结构性状并无显著相关性.对显著相关的性状进行系统发育独立差分析发现相关性依然存在,表明枝条导水和叶片导水、叶片失水的协同性独立于系统发育而存在.该文以9种维管植物为例,发现演化过程中水分传导相关的功能性状有显著提升,且导水和失水的性状存在着协同演化关系.上述维管植物水力性状演化趋势的结论需要对更多物种、更精细的水力结构性状的进行测定验证.

理解入侵生物的繁殖策略是阐明生物入侵机制的一个重要方面.入侵植物常表现出一些共同的繁殖特征,如以两性花为主的性系统、自动自交为主的繁育系统或不依赖传粉媒介的无融合生殖和无性繁殖以及高生殖投资的资源配置策略等.成功入侵的外来植物通过影响本土的传粉者,在种群和群落水平上影响本土植物的有性繁殖,甚至促使某些本土植物在繁殖对策和表型性状上发生快速转变.目前,入侵植物繁殖策略及其生态效应的研究多侧重于入侵种的快速演化,而有关外来植物与本土植物间的相互影响及其可能存在的协同适应研究还较为缺乏.探讨本土植物在外来种入侵压力下的繁殖对策和响应机制,将丰富人们对物种间竞争、共存及群落构建等机制的深入了解.从繁殖和适应的角度探求入侵植物与本土植物之间的复杂关系,将有助于解析生物入侵的机制及人类干扰下的物种演化规律,也为预测和防控入侵植物提供科学依据.

目的 通过对全新世215例成年女性下颌骨的测量项目的对比分析,探讨女性下颌骨测量性状的微观演化问题.方法 对23个下颌骨测量性状进行测量,并运用SPSS 18.0统计学软件对各时代测量性状数据进行均值计算和不同时代间差异的显著性检验.结果 从新石器时代经过青铜铁器时代到现代,下颌骨趋向于缩小.在不同的时代阶段,下颌骨各个性状的表现特点和变化幅度亦不相同.下颌体厚度的变化主要发生在新石器-青铜铁器时代,下颌骨大体尺寸的缩小、下颌体高的减小主要发生在青铜铁器-现代.下颌骨的时代变化首先体现在下颌体厚度上,然后才是下颌骨的大体尺寸和下颌体高.结论 全新世女性下颌骨仍在进化,女性下颌骨的演化特点和趋势与男性下颌骨相似.

简要论述了近十年来泥盆纪石松类研究取得的主要进展.分支系统学研究增进了对石松类起源与谱系分异的认识,新构建的系统发育树中石松纲与真叶植物互为姐妹群,并识别出原始鳞木目和异孢石松类两个单系.基于化石数据库和定量统计分析,揭示了泥盆纪石松类的多样性演变模式:早泥盆世布拉格期(Pragian)石松类的属种数量显著增加,在埃姆斯期(Emsian)至艾菲尔期(Eifelian)逐步取代工蕨类,至晚泥盆世进一步辐射.依据华南、新疆及全球其他地区丰富的化石材料,大量泥盆纪的石松植物新类群得以建立,一系列已有属种得到详细的再研究,明确了这些植物的生物学特征,也促进了对石松类根系、生长和繁殖习性演化的深入理解.对华南早泥盆世的镰蕨类和挪威中 晚泥盆世乔木状石松的研究分别揭示了这一时期植物-土壤相互作用及热带森林群落面貌,为了解早期维管植物对地球环境和陆地生态系统的影响提供了新的资料.