关键词:
马蔺
细叶鸢尾
繁育系统
花部特征
表型选择
适应
摘要:
近年来随着植物繁殖生态学的快速发展,开花植物的传粉机制和繁殖策略成为越来越多生物学家研究的热点。分布于天祝祁连山国家自然保护区鸢尾属的两个物种——马蔺(Iris lactea)和细叶鸢尾(Iris tenuifolia)是高寒草地的常见植物。本研究通过对同域内马蔺和细叶鸢尾的开花物候、交配系统特征、传粉特性和繁殖相关性状选择研究,旨在探讨了同域内两种鸢尾属植物的繁殖策略及其生态适应性。本研究主要结果如下:
1.马蔺和细叶鸢尾的花部结构和开花物候特征。马蔺的茎长为178.23 mm,显著高于细叶鸢尾(47.20 mm)(P<0.05),其他花性状值之间无显著差异;马蔺种群花期为33 d、个体(株丛)花期约23 d,两者均长于细叶鸢尾;两物种的种群花期有约一周的重叠时间(6月4日至6月12日),马蔺单花花寿命为65 h,细叶鸢尾为93 h;两物种分别在开花后6-10 d和16-20 d,其开花个体比例最大,分别占总开花个体的39.94%和33.95%;马蔺的日开花高峰为10:00-11:00和16:00-17:00两个时间段,细叶鸢尾为14:00-15:00。两物种均表现出种群花期短而集中、个体和单花开花持续时间较长的开花特征。
2.马蔺和细叶鸢尾的交配系统特征和传粉生态。两物种的传粉者均为蜂类,其中王氏熊蜂(Bombus wangae)是两者共同的传粉者,其单花访花时长约11s,以采食花蜜为主。两物种均无自主受精和无融合结籽特性;在人工授粉处理下,马蔺异花和自花授粉的坐果率分别为97.50%和95.00%,自然异花授粉的坐果率为75.00%,自然授粉为82.50%;细叶鸢尾人工异花授粉坐果率为40.00%,人工自花授粉坐果率为10.00%,自然异花授粉为37.50%,自然授粉为38.46%。以马蔺为母本、细叶鸢尾为父本,其杂交坐果率为30%,反之无果实产生。表明马蔺自交高度亲和,细叶鸢尾轻度自交亲和;在自然种群中,两物种均以异交为主,需要传粉者为其传粉。
3.马蔺花性状变异及其对繁殖适合度的影响。两物种雄蕊到柱头的距离变异系数均较大,分别为43.54%和59.15%,其他花性状的变异程度较小;马蔺的花序高度、花大小、垂瓣大小和柱头高度与其个体种子数和结籽率之间均存在极显著的正相关关系(P<0.001)。马蔺结籽率与雄蕊到柱头的距离之间存在显著的正非线性关系(P<0.05),而柱头高度与结籽率之间存在显著的负非线性关系(β=-0.110,P<0.05);柱头高度与垂瓣大小两性状组合对个体种子数和结籽率均存在显著影响(P<0.05)。表明,马蔺花性状变异对适合度具有显著影响,通过相关选择发现,花结构性状组合具有特殊的适合度贡献而存在功能整合的趋势,以提高其传粉效率和繁殖成功。
研究表明,高寒草地同域分布的马蔺和细叶鸢尾均表现出种群花期短而集中、个体和单花开花持续时间较长的开花特征;两物种均以异交为主,在自然条件下存在花粉限制和传粉昆虫不足的影响;两物种花性状变异度较大,是两物种能适应性进化的物质基础;其中,马蔺的柱头高度与垂瓣大小的组合性状具有相对较大的适应性进化潜力。总体表明,同域内马蔺和细叶鸢尾具有相似的繁殖生物学特性,因花期不同,两物种在很大程度上表现出生殖隔离。