中文摘要：

生殖隔离的建立是物种形成的关键，物种形成过程实际上就是生殖隔离机制的进化过程。本项目在前期已完成的自然杂交带的确认、杂交带遗传结构研究和同域分布的杂交事件中合子后隔离初步研究的基础上，选择青藏高原边缘地区几个不同环境下同域分布的中国沙棘和肋果沙棘种群及其同倍化自然杂交带为对象，应用野外观察和DNA分子标记等方法，通过对不同环境下不同种类、不同性别个体花期物候、花粉活力和柱头活力及其保持时间、由于地理隔离距离不同导致的同域和邻域分布的种群间基因流程度和种间花粉竞争等合子前隔离关键成分的系统观察和检测、比较，研究沙棘属近缘种间的生殖隔离障碍及其相对强度和进化，了解打破种间隔离导致自然杂交发生的主要原因和棱果沙棘同倍化杂交带的维持机制和进化。其结果不但对解决沙棘属植物物种形成和进化具有重要意义，而且将为植物，特别是青藏高原木本和雌雄异株风媒植物物种形成和进化的微观机制及杂交带进化理论提供证。

结论摘要：

本项目以青藏高原东缘同域分布的中国沙棘和肋果沙棘几个不同环境下的同倍化自然杂交带为研究对象，应用野外观察和DNA分子标记等方法，研究了杂交带上不同种类、不同性别沙棘个体的花期物候、花粉和柱头活力及其保持时间、不同空间隔离尺度下亲本种中国沙棘和肋果沙棘及其杂种间的基因流以及花粉柱头亲和性等合子前隔离关键成分及其作用，对自然授粉子代进行了亲本分析，揭示了打破亲本种间隔离导致自然杂交发生的主要原因和棱果沙棘同倍化杂交带的进化和维持机制。连续几年在野外观察表明，虽然杂交带内亲本种中国沙棘和肋果沙棘存在花期隔离，但中国沙棘雄花和肋果沙棘雌花花期仅存在1天左右的重叠，而中国沙棘雌花和肋果沙棘雄花花期重叠在11天左右，即两种间时间隔离不完全主要表现在中国沙棘雌花和肋果沙棘雄花间。应用cpDNA trnS-G序列对青海祁连沙棘杂交带内种间基因流方向的检测也证明了中国沙棘是棱果沙棘的主要母本来源。野外人工授粉实验及结实率统计表明种间不同杂交组合及回交均能结实，但其结实率远低于人工自花授粉的结实率，仅为0.59%-7.84%。应用荧光显微镜对不同物种间花粉和柱头的亲和性程度的检测发现，沙棘自然杂交带内3种沙棘的花粉均能在异种柱头上正常萌发、生长。虽然人工杂交结实率低，但上述结果说明中国沙棘和肋果沙棘之间并不存在完全的配子和配子体隔离机制。对不同空间隔离尺度下中国沙棘和肋果沙棘及其杂种间的基因流的SSR研究发现，基因流水平与杂交带种群间的地理隔离距离无明显相关性，杂交带内三个种之间有一定程度的基因交流，说明杂交带内中国沙棘与肋果沙棘之间杂交可能较为频繁。杂交带上不同物种自然授粉子代亲本分析的初步研究表明，中国沙棘平均有效花粉散布距离约为20-50m，而肋果沙棘平均有效花粉散布距离较小，约为11-26m，并在中国沙棘子代中检测到了来自于肋果沙棘的花粉流，但肋果沙棘子代中则未检测到来自中国沙棘的花粉流，这与花期物候观察和基于cpDNA trnS-G序列的基因流方向的分析结果基本一致。不完全的生殖隔离、生态选择和通过克隆繁殖等对杂种的固定等可能在沙棘杂交带的进化形成和维持中起重要作用。这些结果为揭示同倍化杂交物种形成和杂交带维持机制提供了依据。