云南大学李庆军团队发表植物性系统进化的新假说

 

近日，云南大学生态学与进化生物学实验室李庆军团队及其合作者在国际进化生物学领域权威期刊《Evolution》在线发表研究论文 “Sexual conflict in protandrous flowers and the evolution of gynodioecy”。该论文提出并验证了植物性系统进化的一种新假说。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/evo.14113。

植物学性系统进化是进化生物学领域的热点议题之一。由雌雄同花（两性花）到雌雄异株的演化是植物性系统的进化趋势。雌花两性花异株（同一种群中存在两性花个体和雌性个体）被认为是其中最重要的中间演化阶段。雌花两性花异株（gynodioecy）常常出现在雄先熟（花开放后，雄蕊率先成熟并散粉，雌蕊成熟晚于雄蕊）的植物中。而之前的研究者们忽视了这一个重要的现象。该论文的研究者们提出性冲突是促进雌性个体进化与维持的新假说，即两性花中雄先熟优先保障雄性利益导致雌性利益受损，而雌性个体因摆脱了性冲突的困扰，有利于雌性个体在两性花种群中进化并维持。

以雄先熟的细叶蓝钟花（图1）为实验材料，通过人为去除两性个体花粉量的方式，巧妙地调控雄性功能对雌性功能的影响程度，该论文发现：（1）在传粉限制严重的情况下，雄先熟两性花朵在雄性与雌性功能之间存在明显的冲突现象（图2）；（2）若两性花存在雌雄冲突，雌性适合度将受损，雌性个体具有进化形成与维持的相对优势；人为缩短雄性功能阶段减少对雌性功能的冲突，两性个体与雌性个体雌性适合度无差异，雌性个体维持相对适合度优势（图3）。

该论文创造性地将性冲突理论引入雌花两性花异株性系统进化中，为植物性别演化的研究提供了全新视角。云南大学博士研究生王浩为第一作者，硕士研究生李雪艳参与本项研究。Spencer C.H. Barrett教授，牛洋研究员，段元文研究员，李庆军研究员为该论文共同作者，张志强副研究员为该论文的通讯作者。研究得到了国家自然科学基金、云南大学“双一流”建设经费等的资助。