[目的]在不确定传粉环境中,两性花植物常常具有潜在自交能力,鉴于自交的交配代价,进行不同环境下自交策略研究,对深入理解植物交配系统的演化具有重要意义.[方法]以早春短命植物新疆郁金香为研究对象,通过野外观测及人工控制试验对自然居群的开花习性、传粉者类群、散粉动态、自花粉传递模式和交配系统等进行研究,以探讨早春不稳定传粉环境中植物的自交策略.[结果](1)新疆郁金香自然种群4月上旬或中旬开花,单花期5～6 d,白天开放晚上闭合,花粉的释放从外轮开始,由下到上呈拉链式次序呈现.(2)传粉者主要为蜂类和食蚜蝇,访花频率普遍较低,且年份间存在较大差异,但结实率普遍较高.(3)控制授粉试验表明,居群为异交为主,部分自交亲和的混合性交配系统.傍晚花闭合时雄蕊的自主运动促进了柱头的自花授粉,这一传粉模式促进了竞自交的发生,但大量自花粉的落置发生在开花后的第4天,占自花粉总落置量的50.22％,为一种延迟自交机制.[结论]在传粉受限的情况下,新疆郁金香的竞自交和延迟自交促进柱头的花粉落置,这种集异交、竞自交和延迟自交为一体的交配策略灵活地应对了早春不稳定的传粉环境,是对早春低温度条件下不确定传粉服务的一种适应,也是早春短命植物的一种繁殖保证对策.

为探究荒山绿化模式下对野生新疆郁金香Tulipa sinkiangensis传粉昆虫多样性的影响,选取乌鲁木齐市雅玛里克山设置长期绿化区、短期绿化区和自然生境3 个环境梯度,采取样线和样方调查等方法进行新疆郁金香传粉昆虫多样性的研究.共收集传粉昆虫共316 头,隶属17 科23 属36 种,优势种为黑腹膝芒寄蝇Gonia picea.不同绿化梯度下物种丰富度指数相似,但随着荒山绿化进程的推进传粉昆虫多样性指数、均匀度指数呈下降趋势,自然生境最高(2.719;0.941),长期绿化区最低(1.299±0.311;0.553±0.076).长期绿化区和短期绿化区之间物种组成极不相似;长期绿化区和自然生境以及短期绿化区和自然生境之间物种组成均为中等不相似.同时发现,树木胸径对传粉昆虫多样性具有显著负面影响(P =0.047).研究表明,未来荒山绿化工程应提高生态异质性,避免大片纯林的单一种植模式.

在雌雄同株植物中,花性别被认为是两性资源分配对环境条件的响应,了解个体性别随时间的变化对探讨植物性系统的变异有重要意义.早春短命植物新疆郁金香(Tulipa sinkiangensis)多为两性花居群,前期调查显示一些居群由雄花和两性花构成.为了探讨新疆郁金香雄花的发生与变化,我们连续7年对一个居群的花性别及其变化动态进行了跟踪.结果显示:(1)该居群主要是由一朵花植株和两朵花植株构成,分别占居群植株总数的74.5％和23.0％.两种性别的花随机分布在不同类型的单株上,形成了以两性花植株为主,含有雄株、雄花与两性花同株(andromonoecy)的居群结构.(2)雄花相对较小,子房退化,无胚珠发育,在植株或居群中花期较晚出现.与相同大小的两性花相比,雄花在单花花粉量、花粉败育率、花粉粒大小及形态、雄性功能等方面没有差异.(3)7年间,雄花在居群中的比例经历了2011-2014年间的显著下降(23.4-3.1％)和2015-2017年间相对稳定的零星分布(1.5-1.0％)两个阶段.居群中一朵花植株数量和两朵花植株数量在年份间呈波动性变化.(4)雄花的出现可能是植株受自身资源状况及环境条件等因素的影响在花性别选择上作出的可塑性反应.

本研究利用22个ISSR引物对5个新疆野生郁金香种和19个郁金香栽培品种进行ISSR分析.扩增得到195条谱带,其中多态位点为191个,多态性位点百分比为97.95％.24个郁金香材料检测等位基因数(na*)平均为1.979 5,有效等位基因数(ne*)在1.000 0～2.000 0之间,平均为1.432 3;Nei's基因多样性指数(h*)在0.000 0～0.500 0之间,平均为0.262;Shannon's信息指数(Ⅰ*)在0.000 0～0.693 1之间,平均为0.407 8;研究实验反映出郁金香遗传变异水平较高,具有丰富的遗传多样性.聚类实验表明:24个郁金香材料在阈值为0.54处被聚类为A和B两大类,在阈值为0.63处除伊犁郁金香(T.iliensis)以外,其余四个郁金香野生种与常规栽培品种被单独聚类,说明野生种与栽培品种之间遗传距离较远,且大部分栽培品种之间亲缘关系较近.5个野生郁金香种中垂蕾郁金香(T.patens)、柔毛郁金香(T.buhseana)、天山郁金香(T.tiansc hanica)与栽培品种之间的遗传距离均在0.4以上,可以考虑作为杂交育种的材料.本研究为合理利用我国野生郁金香种质资源提供分子水平上的研究基础,并为日后郁金香杂交育种工作中亲本组合的选择提供一定的理论参考.