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生殖隔离一直被认为是物种形成过程中最关键的步骤,也是物种得以保持其完整性和独立性的基础。作为被子植物中最进化的类群,绝大多数兰科植物花的结构与昆虫传粉高度适应,依靠传粉者的特化而形成隔离也被认为是兰科植物间最主要的隔离机制。而兰科植物中的传粉后隔离机制,包括配子隔离、杂种不活、杂种不育、杂种衰败等,却少有研究。本文对位于四川黄龙寺自然保护区的4个种对共5种杓兰属植物,即黄花杓兰(Cypripediumflavum)、西藏杓兰(C.tibeticum)、褐花杓兰(C.calcicola)、绿花杓兰(C.henryi)和离萼杓兰(C.plectrochilum)的传粉后生殖隔离机制进行了研究,结果如下: (1)同域杓兰属植物的花粉萌发和花粉管生长:杓兰属植物花粉萌发和花粉管生长的时间有所不同,授粉24小时后,黄花杓兰和西藏杓兰的花粉粒才开始萌发或长出较短的花粉管,而褐花杓兰、绿花杓兰和离萼杓兰的花粉粒均已长出较长的花粉管。尽管在花柱或柱头上出现了不同程度的胼胝质反应,但无论是进行自交、异交或种间杂交处理,五种杓兰的花粉均可在不同柱头上萌发或花粉管进入花柱道,说明同域杓兰属植物间没有明显的配子隔离机制。 (2)同域杓兰属植物的结实率检测:五种杓兰不仅自交和异交能产生较高的结实率,杂交也能大量结实。杂交结实率相比自交或异交没有明显差异,说明杓兰属植物不仅是自交亲和的,也具有较高的杂交亲和性。 (3)同域杓兰属植物的种子特征分析:对同域分布的西藏杓兰、黄花杓兰和褐花杓兰的自交、异交、杂交种子的形态特征及活性进行分析,发现3种杓兰属植物两两之间均可产生杂交种子,且杂交种子活性较高,杂交种子与其他处理所得种子的外观、表面纹饰无显著性差异;种子宽度、种子长度、有胚率、着色率并没有比自交或异交种子显著低。这一结果表明同域杓兰属植物间不存在明显的杂种不活机制。 (4)同域杓兰属植物的天然杂交种检测:利用RAPD分子标记,对具有不同外部形态特征的典型西藏杓兰、典型褐花杓兰及其中间过渡类型进行了遗传多样性和聚类分析。结果表明所研究的西藏杓兰/褐花杓兰复合体具有较高的遗传多样性,但28个杓兰样本没有根据形态特征的不同而聚类成不同的分枝,说明根据花色等形态定义西藏杓兰和褐花杓兰两个种缺乏有力的遗传依据。 综上所述,同域、花期重叠的杓兰属植物间人工授粉可以杂交结实,且不存在明显的的配子隔离和杂种不活等传粉后隔离机制。但西藏杓兰/褐花杓兰和黄花杓兰之间,以及离萼杓兰和绿花杓兰之间传粉昆虫明显不同,说明传粉者隔离在种间隔离中过挥着主要作用。与之相比,西藏杓兰与褐花杓兰具有相同的传粉昆虫,在自然情况下可以天然杂交,且内部遗传分化不明显,在外部形态上又具有一系列过渡类型,建议将其合并为一个种。