植物个体内花型的变异影响繁殖成功,雌性繁殖性状的变异可能影响雌性的繁殖成功,也可能作为花粉的受体影响雄性的繁殖成功.然而,植物个体内不同花柱长度的花产生的花粉是否影响植物的繁殖成功却少有研究.梅(Armeniaca mume)是原产我国的重要木本花卉和经济果树,我们的野外观察发现在同一植株内,不同花的花柱长度有变异,存在长柱型、短柱型和雄花型(雌蕊败育)三种花型,是比较雌性繁殖性状的变异对两性繁殖成功的影响的理想材料.本文主要测量了不同花型的花部特征,统计花期,并开展体外花粉萌发以及人工控制授粉实验.结果 表明:长柱型的花冠直径、雌蕊长、单花花粉数、花粉体积显著大于短柱型和雄花型.长柱型的单花期以及雌花期显著长于短柱型.长柱型、短柱型以及雄花型花粉在活体柱头上的萌发率没有显著性差异,雄花型的花粉管长度显著高于长柱型和短柱型.长柱型为母本的花粉萌发率以及花粉管的长度要显著高于短柱型.长柱型、短柱型、雄花型花粉授粉与自然对照处理的坐果率没有显著性差异,而长柱型为母本的坐果率要显著高于短柱型为母本的坐果率.这些结果表明野生梅花的长柱型为母本有利于花粉的萌发和花粉管的伸长,有高的坐果率;但其作为花粉供体的雄性功能与其他花型没有差异.

以青藏高原东北缘的12个弯齿风毛菊居群为对象,分析花部器官随海拔的变异机制及其与种子质量和数目的关系.结果表明:当海拔在3500～4500 m时,花丝长、花药长、花柱长和花柱分支长分别为0.52～ 1.01、0.23～0.63、0.74～1.58和0.11～0.22 cm,且均随海拔的升高而显著增长,而花粉数量(26.5×104～73.5×104)显著下降;花粉数量与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著负相关,花柱长与花丝长呈显著正相关;种子数目与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著负相关,与花粉数量呈显著正相关;百粒重与花丝长、花柱长及花柱分支长均呈显著正相关,与花粉数量呈显著负相关.随着海拔的升高,弯齿风毛菊在花期选择延长花部器官的长度来增大昆虫对花粉的携带量和输入量,到果期生产出具有更强竞争优势和生存能力的大种子(质量大、数量少)来提高适合度.

[目的]榕树(Ficus)依赖专性榕小蜂(Agaonidae)传粉,同时为传粉榕小蜂提供繁衍后代的场所,两者形成动植物间经典的协同进化关系.在雌花期果内,榕小蜂需在有限的存活时间内完成传粉和产卵,而传粉榕小蜂如何在传粉与产卵之间进行权衡仍然是悬而未解的问题.本研究旨在明确传粉榕小蜂——一种栉颚榕小蜂Ceratosolen sp.在雌雄同株的聚果榕Ficus racemosa雌花期果内的行为活动及繁殖模式.[方法]借助测微尺测量聚果榕榕果雌花花柱长度与传粉榕小蜂(Ceratosolen sp.)产卵器长度,通过显微视频记录传粉榕小蜂在雌花期果内搜索、传粉及产卵行为;结合单果控制性引蜂试验,测定不同阶段榕小蜂个体大小、孕卵量、携粉量,以及雄花期最终繁殖的榕小蜂后代和榕果种子数量.[结果]聚果榕雌花花柱长度存在树间变异,榕小蜂产卵器长度比绝大多数的雌花花柱长,说明该小蜂可以产卵于大部分的雌花子房里.通常个体大的榕小蜂孕卵量更多,但个体大小与携粉量之间相关性不显著.观察发现,榕小蜂进入雌花期榕果内,前6h集中产卵,可产下孕卵量的95％,平均搜索用时27 s,产卵用时46 s,此期间传粉行为少见,花粉筐中携带花粉量亦无明显变化;榕小蜂进果后6-24 h,主要执行传粉,其行为主动,连贯高效,单次传粉用时平均为2s,最终可传完携粉量的80％.控制引蜂试验也证实榕小蜂进入榕果内前6h主要执行产卵繁殖后代,之后6-24 h主要执行传粉以繁殖榕树种子.[结论]在雌雄同株的聚果榕雌花期榕果内,榕小蜂先产卵、后传粉.本研究首次展示了传粉榕小蜂在聚果榕雌花期榕果内的产卵和传粉行为,并获得与行为相匹配的产卵量和传粉繁殖量,反映了具主动传粉行为的榕小蜂在传粉和产卵之间存在时间和数量上的权衡.

异型花柱是受遗传控制的花柱多态现象,被达尔文认为是植物通过在传粉者体表不同部位滞落花粉以促进型间花粉准确传递的一种适应.该现象虽已受到广泛关注,但在一些花型变异较大且不稳定的传粉系统中,不同传粉者对各花型繁殖所产生的影响仍知之甚少.该研究以分布于新疆天山南坡的一个有同长花柱共存的异型花柱植物喀什补血草(Limonium kaschgaricum)种群为研究对象,对其花型构成及频率、传粉者及花粉转移效率等进行了调查分析.结果 表明:1)种群中除了存在雌/雄蕊长度交互对应的长(L)/短(S)花柱型花外,还有雌/雄蕊同长的花(H型),且各花型花的花冠口直径、花冠筒长及花粉量等参数间无差异,但花粉纹饰和柱头乳突细胞形态具二型性.其中,H型花的花粉和柱头形态与L型花(或S型花)的一致.2)花型内和自花授粉均不亲和;型间授粉时,花粉和柱头形态不同的花型间亲和,反之不亲和.3)种群内存在长/短吻两类传粉昆虫.在以短吻传粉者为主的盛花初、中期,L和H型花柱头上的异型花粉数均显著高于S型花的,且L和S型花高位性器官间的异型花粉传递效率高于低位性器官间的;而在以长吻传粉者为主的盛花后期,L和S型花的柱头间异型花粉数无显著差异,且高/低位性器官间具有相同的异型花粉转移效率;与传粉者出现时期相对应的、在花期不同阶段开放花的结实率也明显不同.4)长/短吻昆虫具明显不同的传粉功能,短吻昆虫只能对L和H型花进行有效传粉,且访花频率和型间花粉转移效率较低,为低效传粉者;而长吻昆虫对各花型均能有效传粉,具高的访花频率和型间花粉转移效率,为高效传粉者.因为长吻昆虫的阶段性出现所形成的不稳定传粉系统,使低效的短吻昆虫可能会成为种群中花型变异的驱动力,并使S型花受到更大的选择压力.H型花克服了柱头缩入的弊端,可能会成为不稳定传粉系统下的一个替代花型而持续存在.

植物的花表型多样性是长期自然选择的结果,是植物对异质性环境的适应性响应.以青藏高原东缘的高山灌丛陇蜀杜鹃(Rhododendron przewalskii)为研究对象,分析花性状在不同坡向的变化特征及其相关关系,力求理解高寒异质生境下的植物适合度,加深对传粉生物学中生殖器官可塑性的认识.结果显示:(1)东坡的土壤温度及pH值均显著大于东北坡(P=0.02,P=0.001),其土壤容重显著小于东北坡(P＜0.001),而其他土壤养分特征在坡向间无显著性差异.(2)陇蜀杜鹃的花大小在不同坡向具有显著性差异,即东坡(花管直径:22.74±0.15 mm;花管长度:19.86±0.56 mm)＞东北坡(21.00±0.12 mm;18.31±0.34 mm);雌蕊长度在东坡显著大于其东北坡,但出管距离(柱头探出花管的距离)结果则相反;此外,柱头大小及形状在坡向间并无显著差异.花性状在个体间和坡向间变异均较大,其中柱头大小和出管距离变异系数在东坡和东北坡分别为最大,分别为29.13％、28.03％.(3)花管直径与花管长度、雌蕊长与花梗长、花柱长与雌蕊长和花梗长、子房与雌蕊长在两个坡向均为极显著正相关(东坡:P＜0.001,P＜0.001,P＜0.01,P＜0.001,P＜0.001;东北坡:P＜0.001,P＜0.001,P＜0.01,P＜0.001,P＜0.001);柱头大小与花柱长、雌蕊长、花梗长在东坡为极显著正相关(P＜0.01,P＜0.001,P＜0.01);柱头大小与子房长在东北坡显著正相关(P=0.01),与柱头形状显著负相关(P=0.02).(4)花管直径与花管长度在东坡为异速生长关系,东北坡为等速生长关系;两个坡向上出管距离增加的速率均大于花管长度增加速率.传粉生物学功能性状间的权衡分析表明,东坡偏好增加花管直径,而东北坡偏好增加出管距离以增加繁殖成效.可见,不同坡向的陇蜀杜鹃种内花部性状的高变异性,有利于其在高寒生境中展示出较高的繁衍机会,性状权衡对坡向差异偏好响应有利于陇蜀杜鹃适应高山异质环境.

通过对647份海岛棉种质资源进行变异系数分析、遗传多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析,以期为今后海岛棉亲本选配和品种选育筛选出类型更加多样的海岛棉种质资源.结果表明,647份海岛棉种质资源数量性状变异系数范围在2.4608％～36.4320％之间,表明海岛棉种质资源间差异大,种质资源类型丰富;描述性状遗传多样性分析表明,海岛棉种质资源茎毛多少、叶片颜色、叶茸毛多少、花瓣基斑大小、主茎硬度、果枝类型、花柱长度等外在描述性状较为多样,可直接用于开展品种植株形态的改良使用;数量性状遗传多样性分析表明,纤维品质性状较产量性状多样性更为丰富,这类种质资源可用于纤维品质、熟性的改良.相关性分析表明,不同数量性状间呈现出显著的相关性,其中第一果枝节位与上半部平均长度、整齐度指数、断裂比强度呈极显著负相关,子指与马克隆值呈极显著负相关,衣分与上半部平均长度呈极显著负相关,以上相关关系与前人在陆地棉上的研究结果一致,在材料创制时应当相互考量,综合分析.主成分分析表明,前5个特征值的累计贡献率达到了 75.761％,第1主成分与纤维品质有关,第2主成分与籽棉产量有关,第3主成分与伸长率有关,第4主成分与熟性有关,第5主成分与衣分有关;聚类分析在遗传距离为10时,将种质资源划分为6个类群,第Ⅱ类群综合表现较好,在实际育种中可根据育种目标进行针对性选择和改良.