报春花属植物的自然杂交研究取得新进展

2014-06-28 | 作者: 中国科学院 | 标签: 昆明植物研究所

来源:中科院昆明植物研究所

报春花属约有500种,是报春花科中观赏价值极高的一个大属,主要分布于北半球温带和高山地区,仅有极少数种类分布于南半球。我国有300余种,主要分布于东喜马拉雅-横断山区域,该区域被认为是报春花属植物的起源与分布中心。自然杂交一直被认为是东喜马拉雅-横断山区物种多样性形成的一个重要途径,但对报春花属植物自然杂交研究的不多。超过90%的报春花属植物都具有避免自交而促进自交异型花柱,为典型的异花授粉类群。对于同域分布的植物,其异型花柱是否对种间生殖隔离起到作用,目前尚未见到相关报道。近年来,中国科学院昆明植物研究所孙卫邦研究组的马永鹏博士与丽江高山植物园吴之坤博士合作,对报春花属植物的自然杂交机制进行了研究。

研究以分布于丽江玉龙雪山的橘红灯台报春(Primula bulleyana)、霞红灯台报春(Primula beesiana)及其自然杂交形成的杂交后代为研究对象,通过野外实验确定了两种亲本的繁殖生物学特征及其传粉者;同时,通过野外大量的实验排列与室内的分子生物学手段,揭示了这一杂交过程及其杂交方向。研究结果显示,该杂交过程是一个单向杂交,总是以橘红灯台报春为母本,并且所有检测到的杂交后代都是一些和橘红灯台报春的回交后代,同时野外的杂交后代存在较高的坐果率和结实率。为了揭示该杂交区缺乏或者存在较低频率的F1代的原因和报春花单向杂交的维持机制,本研究比较了合子前和合子后生殖隔离的各个阶段,发现合子前阶段的花粉管生长情况在杂交授粉时,其延伸受到强烈的制约,最终能顺利到达胚珠的花粉管比例小于30%。而合子后隔离较强,尤其是当以霞红灯台报春为母本,进行杂交授粉时,尽管产生了种子,但是种子没有检测到胚的存在。由于该杂交区内亲本与杂交后代进行不断地回交,有些橘红灯台报春已经成功的占据了霞红灯台报春典型的生态位。在这种情况下,通过杂交,很可能使霞红灯台报春中一些耐旱的基因转移到了橘红灯台报春中。

以上研究结果在线发表于植物学领域主流期刊Annals of Botany(文章相关链接:http: // aob. oxfordjournals. org/content/early/2014/02/02/aob.mct312.full?keytype=ref&ijkeykxeONI1tQZj1QZS)和 Journal of Systematics and Evolution(文章相关链接:http://onlinelibrary.wiley.com /doi /10.1111 /jse.12077/abstract)。

图1. 橘红灯台报春、霞红灯台报春及其杂交后代共有的传粉昆虫。
图2. 基于分子数据,通过软件NewHybrids 和 STRUCTURE指派分析得到的亲本及杂交后代的基因型。

来源:中国科学院

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