传粉昆虫驱动植物交配系统演化机制获揭示

中国科学院华南植物园副研究员袁帅、研究员张奠湘团队联合海南师范大学副教授张凯等科研人员，成功揭示了传粉昆虫驱动植物交配系统的演化机制。相关成果近日发表于《植物多样性》（Plant Diversity）。

移栽实验设计示意图。研究团队供图

论文第一作者、西华师范大学讲师曾桂介绍，植物交配系统的演化是进化生物学的核心议题。在开花植物中，从异交转向自交是主要演化趋势，此过程通常被认为由生态因素（如传粉者缺乏）和繁殖保障机制共同驱动。

然而，此前鲜少有研究通过移栽实验检验生态因子与繁殖保障在交配系统演化中的作用，也少有研究从父本视角评估交配过程中个体对后代的遗传贡献。为此，研究团队以迎阳报春为理想研究系统，开展精巧移栽实验，深入探究这一过程的生态与遗传机制。

研究团队在四川峨眉山海拔梯度上设置了6个移栽实验点，将二型花柱（以异交为主）和同型花柱（以自交为主）的植株置于同一环境中栽培。研究过程中，团队将野外观察与SSR分子标记技术相结合，系统分析了不同花型个体的繁殖适合度（包括结实率、种子数量）和交配模式（涵盖自交率、配偶多样性、花型间交配比例及子代遗传多样性）。

该研究取得一系列重要发现：在传粉资源受限的高海拔生境中，同型花柱展现出显著的繁殖优势，有力支持了“繁殖保障”假说；父母本自交率随海拔升高而增加，表明环境因素对交配系统具有调控作用；长喙传粉者访花频率与二型花柱的父母本自交率呈负相关，与父母本配偶多样性呈正相关；高海拔种群中交配模式趋于随机，反映出二型花柱多态性的瓦解。

该研究创新性地从父本视角分析交配模式，并首次证实长喙传粉昆虫的访花频率与植物父母本自交率呈负相关，与父母本的交配多样性呈正相关，为“传粉驱动交配系统演化”提供了关键实证。这一发现对于理解全球变化下植物-传粉者互作的演变以及生物多样性的维持具有重大意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.pld.2025.08.00