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科研進(jìn)展
昆明植物所在生殖隔離評(píng)估揭示杜鵑花自然雜種群的產(chǎn)生與維持機(jī)制取得新進(jìn)展 文章來源:中國科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 | 發(fā)布時(shí)間:2019-04-10 | 作者:高連明 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 物種是生物分類學(xué)的基本單位。生物學(xué)物種是一群可以交配并繁衍后代的個(gè)體,但與其它物種不能交配或交配后不能產(chǎn)生可育后代。因此,生殖隔離是評(píng)估物種形成與維持的重要指標(biāo)。然而,在植物中許多物種特別是近緣種間的生殖隔離并不完全,從而導(dǎo)致自然雜交的發(fā)生。自然雜交是兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)化分化出來的物種再次相遇,發(fā)生有性生殖,產(chǎn)生雜交子代的過程。這些雜交后代,有的可開拓新的疆土,和親本漸行漸遠(yuǎn),獨(dú)立進(jìn)化形成新的物種,有的卻繼續(xù)有雙親相伴,近親繁殖,形成穩(wěn)定的雜種群(hybrid swarm)。而這些雜種群是如何形成的,形成后又是如何維持的?相關(guān)問題一直是雜交物種形成研究中關(guān)注的科學(xué)問題。 近日,中國科學(xué)院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態(tài)適應(yīng)團(tuán)隊(duì)高連明研究員和植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)李德銖研究員領(lǐng)導(dǎo)的小組,通過與美國哥倫布州立大學(xué)Kevin S. Burgess教授等合作,以中國種子植物最大的屬杜鵑花屬爆杖花(Rhododendron spinuliferum)、碎米花(R. spiciferum)兩個(gè)親本種及其雜種群(粉紅爆杖花R. × duclouxii)為研究對象(圖1),在野外開展傳粉生物學(xué)和繁殖生物學(xué)實(shí)驗(yàn),并進(jìn)行了合子前(花期隔離、傳粉隔離、配子隔離等)和合子后(結(jié)實(shí)率、種子質(zhì)量、種子萌發(fā)率等)的生殖隔離評(píng)估,結(jié)果表明兩個(gè)同域分布的親本種不完全的生殖隔離(RI:0.86)導(dǎo)致了自然雜交發(fā)生和雜種群的產(chǎn)生(圖2)。雜種群與兩親本種的生殖隔離強(qiáng)度相對較弱且不對等(圖2),可與兩親本發(fā)生不對稱雙向回交(back crossing)。通過繁殖適合度的評(píng)估發(fā)現(xiàn)粉紅爆杖花的繁殖適合度介于兩親本種之間,其雜種群具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。粉紅爆杖花由于和親本之間的生殖隔離較弱,沒有開辟新的疆土,短期內(nèi)很難獨(dú)立進(jìn)化形成新的物種,而是以雜種群的形式在自然界長期穩(wěn)定存在。本研究為生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)植物雜種群的形成和維持提供了重要的科學(xué)依據(jù),同時(shí)也為生物多樣性保護(hù)提供了新的思考。以前的物種多樣保護(hù)重點(diǎn)在于保護(hù)物種,而往往忽略了雜種群,但雜種群是重要生物遺傳資源,且在自然界普遍存在,如何科學(xué)、合理地保護(hù)和利用這些重要的種質(zhì)資源值得深思。 最近,研究成果以“Incomplete reproductive isolation between Rhododendron taxa enables hybrid formation and persistence”為題發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology上。嚴(yán)麗君博士是文章的第一作者,高連明研究員和李德銖研究員為文章的通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金(316702137,31700179),國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014CB954100)和中國科學(xué)院國際人才計(jì)劃(2017VBB0008)的支持。
圖1. 碎米花(A)、雜種粉紅爆杖花(B)、爆杖花(C)的花形態(tài)及其共享傳粉昆蟲中華蜜蜂
圖2. 雜種群及兩親本間生活史各階段生殖隔離的定量分析 |
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