沙棘屬植物自然雜交帶的生殖隔離狀況的研究.pdf

1、雜交是植物進化最為重要的驅(qū)動力，不僅能為植物抵抗不良環(huán)境、占領(lǐng)新生境提供遺傳基礎，更為重要的是自然雜交是新物種形成的一個途徑。研究雜交形成的物種、特別是研究兩個物種同域分布時存在的雜交帶已經(jīng)成為近年來植物系統(tǒng)與進化研究的熱點領(lǐng)域。雜交帶的遺傳組成和基因流狀況還為闡明物種之間的隔離機制提供了一個比較好的研究界面。研究雜交帶內(nèi)合子前和合子后的各種生殖隔離機制將有助于更好的理解雜交帶的形成和維持及雜交物種可能的進化命運。為了評估沙棘屬自然雜交

2、帶內(nèi)雜交種與親本之間及雙親間的合子前和合子后生殖隔離狀況，揭示沙棘屬自然雜交帶的形成和維持機制，我們連續(xù)2年對青海祁連境內(nèi)2個沙棘屬自然雜交帶內(nèi)三種沙棘的花期物候進行了野外觀察，對其花粉生活力、柱頭可授期、單花花粉量及親本種的傳粉距離進行了檢測；通過熒光顯微技術(shù)觀察6 種組合人工雜交的花粉在異種柱頭上的萌發(fā)、生長情況，并對人工雜交的結(jié)實率進行了統(tǒng)計。取得了以下結(jié)果：
　　 中國沙棘、肋果沙棘及其雜交種棱果沙棘產(chǎn)生了許多適應風媒傳

3、粉的特征：雌雄異株，花先葉開放，花序密集，雄花結(jié)構(gòu)簡單，由2個萼片和4個雄蕊組成，花開放時，萼片縱向開裂形成對流的“風洞”，利于散粉；雌花柱頭細長捻狀，伸出萼筒，長度約與子房相等，授粉面大，密布乳突，具黏液質(zhì)，便于捕獲花粉。實驗期間未發(fā)現(xiàn)花的訪問昆蟲。對開花物候的野外觀察發(fā)現(xiàn)，三種沙棘自然種群的開花期不一致，中國沙棘4月底或5月初開花，棱果沙棘從5月上旬開始開花，肋果沙棘的開花時間與棱果沙棘的一致或稍晚于棱果沙棘。三種沙棘種群雄花分別持

4、續(xù)12～15d，15d，12～23d；雌花分別持續(xù)約25d，18～21d，25～29d；2008年在2個雜交帶內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)，中國沙棘的雄花花期與肋果沙棘的雌花花期僅存在1～4d的重疊，而中國沙棘的雌花花期與肋果沙棘的雄花花期重疊時間較長（11～14d）；雜交種棱果沙棘的雄花花期與親本種中國沙棘的雌花花期重疊時間較長（約13d），雌花花期與中國沙棘的雄花花期僅重疊3～4d；雜交種棱果沙棘的花期與親本種肋果沙棘的花期重疊時間較長（13～19d

5、）。即青海祁連沙棘屬自然雜交帶內(nèi)親本種的花期及雜交種與其親本種的花期存在部分或完全的重疊，說明沙棘屬自然雜交帶內(nèi)時間隔離不徹底。
　　 花粉生活力和柱頭可授期的檢測表明，中國沙棘和肋果沙棘的花粉生活力較高，且在空氣中長時間的保持著活力，中國沙棘種群盛花期能保持約34d的花粉生活力，肋果沙棘種群盛花期能保持約18d的花粉生活力；棱果沙棘的花粉生活力相對較低，保持活力的時間不同個體差異較大，能保持3～18d不等的花粉生活力；三種沙棘

6、的柱頭同樣具有較長時期的可授性，且與各自種群花粉保持活力的時間吻合。中國沙棘種群柱頭可授期約25d，肋果沙棘種群柱頭可授期為25～29d，棱果沙棘種群柱頭可授期為18～21d。雖然青海祁連沙棘屬自然雜交帶內(nèi)三種沙棘的花期存在部分的重疊，但長時間的花粉生活力和柱頭可授期延長了雜交帶內(nèi)的傳粉時間，使得雜交帶內(nèi)三種沙棘之間有更充分的基因交流。上述結(jié)果及對中國沙棘和肋果沙棘自然種群傳粉日進程的檢測，發(fā)現(xiàn)三種沙棘的花粉生活力、柱頭可授性及中國沙棘

7、和肋果沙棘的花粉散布都未受到任何時間限制，即沙棘屬自然雜交帶內(nèi)三種沙棘之間不存在暫時的隔離。三種沙棘單花花粉量大，傳粉期間，中國沙棘和肋果沙棘自然種群花粉散布距離能達125～135m之遠，說明沙棘屬自然雜交帶內(nèi)空間上完全能夠保證異種柱頭接收到花粉。通過不同組合的人工雜交實驗，發(fā)現(xiàn)三種沙棘的花粉均能在異種柱頭、花柱、子房中正常萌發(fā)和生長，雜交帶內(nèi)三種沙棘之間不存在柱頭和花柱的不親和。對不同組合人工雜交的結(jié)實率的統(tǒng)計，說明雜交帶內(nèi)三種沙棘之