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高山地區(qū)環(huán)境惡劣，如生長(zhǎng)季節(jié)短、低溫、強(qiáng)降水、強(qiáng)紫外輻射等, 但是全球高山地區(qū)卻擁有較高的生物多樣性。這些植物如何在嚴(yán)酷的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)成功繁殖，是進(jìn)化生物學(xué)的熱點(diǎn)問題，也是理解高山植物多樣性形成機(jī)制的基礎(chǔ)。面對(duì)這些脅迫因子，高山植物進(jìn)化出了高度特化的結(jié)構(gòu)，如溫室結(jié)構(gòu)、綿毛結(jié)構(gòu)等，倍受廣大植物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家的關(guān)注。但是，目前對(duì)于這些特化結(jié)構(gòu)的進(jìn)化適應(yīng)機(jī)制仍然缺乏系統(tǒng)的理解。

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所高山植物多樣性研究組博士生宋波在導(dǎo)師孫航研究員的指導(dǎo)下，以喜馬拉雅“溫室植物”的典型代表——塔黃(Rheum nobile)作為研究對(duì)象，探討其特化結(jié)構(gòu)苞片的進(jìn)化適應(yīng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)：1）苞片能增加繁殖器官的溫度，促進(jìn)花粉在低溫環(huán)境下快速萌發(fā)，促進(jìn)受精；2）苞片能阻擋大部分紫外輻射和防止雨水對(duì)花粉的沖刷，保護(hù)花粉不受高山上強(qiáng)太陽(yáng)輻射和強(qiáng)降水的傷害；3）苞片能顯著增加傳粉昆蟲的拜訪；4）苞片能促進(jìn)受精胚珠的發(fā)育，提高座果率、降低敗育率、增加種子重量和萌發(fā)率。同時(shí)，苞片的存在也導(dǎo)致更多的種子被傳粉昆蟲幼蟲寄生，增加了繁殖成本。但是，通過成本利益分析，我們發(fā)現(xiàn)：與其繁殖貢獻(xiàn)相比，苞片造成的種子寄生成本是可以忽略不計(jì)的。因此，塔黃的苞片在花期和果期均能顯著提高植物的繁殖適合度，是適應(yīng)高山上各種非生物脅迫因子和增加傳粉成功選擇壓力的結(jié)果。

相關(guān)研究結(jié)果以“Multifunctional bracts enhance plant fitness during flowering and seed development in Rheum nobile (Polygonaceae), a giant herb endemic to the high Himalayas”為題在著名生態(tài)學(xué)期刊《Oecologia》上在線發(fā)表。論文鏈接：http://www.springerlink.com/content/w8uk2x52t03h7224

喜馬拉雅“溫室植物”的典型代表——塔黃(Rheum nobile)

在不同苞片處理下（開花前去除苞片、開花后去除苞片以及對(duì)照），塔黃的繁殖收益（實(shí)線）與損失（虛線）流程圖