发育可塑性为生物适应时间或空间上的异质环境起着重要作用,但其在物种分化中的作用还极少有令人信服的证据。植物构件生长的特点,使生殖器官花在个体发育过程中有极大的可塑性。Stebbins提出由于选择是一个量变的过程,花的特征将由当地的传粉者塑造。分布于美洲大陆的耧斗菜属植物被认为是特化的传粉者隔离导致物种分化的一个典型例子。然而分布于欧亚大陆的耧斗菜属享有一般的传粉者却也具有高程度的物种分化,其分化机制还不清楚。在申请者已有工作的基础上,拟选择中国秦岭地区同域分布的3种耧斗菜属植物进行花发育可塑性的对比研究。调查传粉者访问和传粉效率与花发育可塑性的变化模式;在实验居群调查调控发育可塑性的环境因子。进行种间杂交,调查发育可塑性的遗传变异。研究花发育可塑性在耧斗菜属植物生存和繁殖中的作用;探讨花发育可塑性在不同生境下的适应意义。探索花发育可塑性在物种适应和分化中的作用;开拓进化途径的研究。
研究植物花部特征的变异在物种生殖隔离及其在物种分化中的作用,是认识花部特征进化的重要途径。本项目以计划书为指南,探讨了秦岭耧斗菜属植物花发育的可塑性在物种适应与分化中的作用。通过野外调查和人工设计实验,定量分析了同域分布的三种耧斗菜属植物花部特征的差异,在群落水平上研究了主要传粉者种类和访问频率及其对生殖成功的影响。利用电镜和荧光显微镜观察,发现了特殊的柱头发育式样。此种柱头呈现方式保证了花期中授粉环节的发生既可以由传粉者授粉,又可以自动自花授粉;其次相对于自动自花授粉,更偏向传粉者授粉。通过延长柱头的可授期,增加了植物在不可预测的传粉环境下的繁殖机会。三种耧斗菜属植物的传粉者存在一定区别;但无严格限制访问华北耧斗菜的传粉者访问秦岭耧斗菜。因此,传粉者隔离、花期以及空间上(生境的分化)等共同发挥作用实现生殖隔离,使三种耧斗菜属植物得以在同域分布。部分结果已在本领域的重要刊物上发表,《Trends in Ecology & Evolution》、《New Phytologist》、《Plant Systematics and Evolution》各1篇。