亚雌雄异株植物白背叶(大戟科)性系统和传粉生物学研究

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亚雌雄异株是雌雄异株进化过程中的一个中间阶段,但到目前为止,对这种稀有的性系统了解还相当有限。本研究以大戟科(Euphorbiaceae)野桐属(Mallotus)植物白背叶(M.apelta)为对象,对其性系统和传粉生物学进行了研究,结果表明白背叶为具亚雌雄异株性系统的风媒传粉植物。主要研究结果如下:   1、白背叶分布于华南地区的11个野生居群都由雌株、雄株和两性植株个体组成,且居群内三种性别植株的比例相对稳定,雌株、雄株和两性植株在居群中的平均比例分别为(54.24±2.89)%、(35.88±3.61%)%和(9.88±1.41)%,平均性比为1∶0.66∶0.18(F∶M∶B)。两性植株具有雌花序(全为雌花)、雄花序(全为雄花)和两性花序(同时具有雌花和雄花)。不同性别植株的基径无显著性差异,且连续2~3年观察期内无性别转变现象,表明植株性别与植株的大小(或年龄)无明显相关性。因此白背叶具有典型的亚雌雄异株性系统。   2、白背叶雌株和两性植株的单花胚珠数、自然结实率、单果结籽数均没有显著差异,而雌株的人工异株授粉(花粉来自雄株)结实率(96.67%)显著高于两性植株的人工异株授粉(花粉来自雄株)结实率(79.89%)(P=0.001),表明雌株比两性植株具有较高的雌性适合度。雄株和两性植株的花粉萌发率、花粉组织化学、花粉粒大小和花粉微形态特征也无明显差异,但雄株的雄花单花花粉量却为两性植株的1.26~1.63倍,表明雄株比两性植株具有更高的雄性适合度。   3、野外观察未发现白背叶雄花和雌花共有访花者,人工控制授粉实验结果显示雌株经套网处理后结实率达到30.27%,套袋处理不结实,因此雌株为风媒传粉植物,两性植株可能兼风媒和虫媒传粉特征。雌株的人工异株授粉(花粉来自雄株)结实(96.67%)率显著高于其自然结实率(86.41%)(P=0.005),而两性植株的人工异株授粉(花粉来自雄株)结实率(76.00%)与其自然结实率(79.89%)无显著差异(P=0.569)。说明居群内雌株可能受花粉限制而非资源限制,而两性植株可能不受花粉限制。居群内两性植株自交亲和(同株异花授粉),自交结实率为66.90%。   4、白背叶雌株、雄株和两性植株的染色体数均为2n=22,均由中部(m)着丝粒染色体组成,核型都相当对称。三种性别植株的平均臂比、染色体长度比、核型不对称指数都相差不大。唯一的区别在第7对染色体:雌株和两性植株无随体,而雄株的第7对染色体有1条具随体。雌株和两性植株的核型公式一致,为K(2n)=22=22m,雄株为K(2n)=22=22m(1 sat)。具有随体的第7对染色体为异型染色体,可能与亚雌雄异株植株性别的分化有关。  
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