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昆明植物所在生殖隔离评估揭示杜鹃花自然杂种群的产生与维持机制取得新进展

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2019-04-10  |  作者:高连明  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  物种是生物分类学的基本单位。生物学物种是一群可以交配并繁衍后代的个体,但与其它物种不能交配或交配后不能产生可育后代。因此,生殖隔离是评估物种形成与维持的重要指标。然而,在植物中许多物种特别是近缘种间的生殖隔离并不完全,从而导致自然杂交的发生。自然杂交是两个独立进化分化出来的物种再次相遇,发生有性生殖,产生杂交子代的过程。这些杂交后代,有的可开拓新的疆土,和亲本渐行渐远,独立进化形成新的物种,有的却继续有双亲相伴,近亲繁殖,形成稳定的杂种群(hybrid swarm)。而这些杂种群是如何形成的,形成后又是如何维持的?相关问题一直是杂交物种形成研究中关注的科学问题。 

  近日,中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化和生态适应团队高连明研究员和植物多样性与基因组学团队李德铢研究员领导的小组,通过与美国哥伦布州立大学Kevin S. Burgess教授等合作,以中国种子植物最大的属杜鹃花属爆杖花(Rhododendron spinuliferum)、碎米花(R. spiciferum)两个亲本种及其杂种群(粉红爆杖花R. × duclouxii)为研究对象(图1),在野外开展传粉生物学和繁殖生物学实验,并进行了合子前(花期隔离、传粉隔离、配子隔离等)和合子后(结实率、种子质量、种子萌发率等)的生殖隔离评估,结果表明两个同域分布的亲本种不完全的生殖隔离(RI0.86)导致了自然杂交发生和杂种群的产生(图2)。杂种群与两亲本种的生殖隔离强度相对较弱且不对等(图2),可与两亲本发生不对称双向回交(back crossing)。通过繁殖适合度的评估发现粉红爆杖花的繁殖适合度介于两亲本种之间,其杂种群具有较强的适应能力。粉红爆杖花由于和亲本之间的生殖隔离较弱,没有开辟新的疆土,短期内很难独立进化形成新的物种,而是以杂种群的形式在自然界长期稳定存在。本研究为生物多样性热点地区植物杂种群的形成和维持提供了重要的科学依据,同时也为生物多样性保护提供了新的思考。以前的物种多样保护重点在于保护物种,而往往忽略了杂种群,但杂种群是重要生物遗传资源,且在自然界普遍存在,如何科学、合理地保护和利用这些重要的种质资源值得深思。 

  最近,研究成果以“Incomplete reproductive isolation between Rhododendron taxa enables hybrid formation and persistence”为题发表在Journal of Integrative Plant Biology上。严丽君博士是文章的第一作者,高连明研究员和李德铢研究员为文章的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31670213731700179),国家重大科学研究计划项目(2014CB954100)和中国科学院国际人才计划(2017VBB0008)的支持。 

  文章链接 

 

1. 碎米花(A)、杂种粉红爆杖花(B)、爆杖花(C)的花形态及其共享传粉昆虫中华蜜蜂 

 

2. 杂种群及两亲本间生活史各阶段生殖隔离的定量分析 


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