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XTBG OpenIR  > 西双版纳热带植物园毕业生学位论文  > 学位论文

title: 钝叶榕繁殖系统进化的机制
author: 郭忠萍
Advisor: Rhett Daniel Harrison
Issued Date: 2013-5
Keyword: 榕树;  榕小蜂;  繁殖系统;  花的性状;  传粉生物学
Major: 生态学
Abstract: 有研究指出,传粉与植物花的性状以及繁殖系统密切相关。花和花序的基本功能就是促进植物之间成功交配,繁殖系统可能是植物进化过程中影响最大的因素。化石记录表明,有花植物性系统进化的主要趋势是从性别联合走向性别分离。 本文将以榕树和榕小蜂之间高度专一的互惠共生关系作为研究材料,对钝叶榕的繁殖系统进行初步的研究。 榕树及其传粉榕小蜂被认为是动植物关系中,关系最特化、最典型的互惠共生系统。绝大部分榕树都是依靠种类专一的榕小蜂为其传粉而实现有性繁殖,传粉榕小蜂也只能依赖专一榕树隐头果作为自身的繁殖场所。钝叶榕为被动传粉类型,在其榕果内除传粉榕小蜂以外,还存在两种进入榕果产卵的金小蜂Diaziella yangi和Lipothymus sp.也能有效的为钝叶榕传粉。钝叶榕在榕树分类系统中是雌雄同株的榕树,但其雌花花被片分化出红色和白色两种颜色(在本文中被称作红花果和白花果)。数据显示钝叶榕红花果和白花果性功能部分分化但又不完全分化,出现了部分雌雄异株榕树的特点,这在榕蜂系统中是罕见的。我们通过物候观测、自然采果、单果进蜂量统计、榕果雌花花柱、柱头长度和榕小蜂产卵器长度测量以及人工控制放蜂实验等方法,对钝叶榕红花果和白花果的物候、雌花结构和功能、榕小蜂群落、繁殖后果等进行了比较,对钝叶榕的繁殖系统进行了初步的探索和研究。主要的研究结果如下: 第一,近三年的物候数据显示:红花果和白花果的物候变化趋势一致,红花果和白花果的雌花前期、雌花期和雄花期持续时间也没有显著性差异(仅红花果具有更长的间花期)。因此,红花果和白花果物候整体上暂时没有出现性别的明显分化,但某些方面可能出现了变异。 第二,通常认为树内异步是榕树对不利环境的适应,当天气较恶劣或者蜂源极少时,榕小蜂不需要扩散到其他树上传粉和繁殖,是有利于榕树和榕小蜂的繁殖的。钝叶榕少数个体在雨季增加了结果次数,出现树内异步的现象,是对雨季不良条件的适应,增加了钝叶榕及其传粉榕小蜂的繁殖利益。 第三,钝叶榕在2012年8、9月份进入间花期的树的比例陡降,比前两年明显要低,气候数据显示降雨量的异常变化有可能是造成这种现象的主要原因。钝叶榕红花果的间花期持续时间(发育历期)比白花果长,且二者具有显著性的差异,这可能与钝叶榕红花果和白花果在物候方面雌雄性功能部分分化有关,但也可能由于榕树个体间对环境适应能力有所差别。 第四,每年8-10月钝叶榕进入雌花期的高峰,5-7月达到最低;2-6月钝叶榕进入雄花期的高峰,9-11月达到最低。由于钝叶榕的雌花期和雄花期不能很好的吻合,钝叶榕及其传粉小蜂在我们的观测范围内,正处于很不稳定的状态,钝叶榕的雌花期和雄花期也相应比其它种类的榕树长很多。 第五,钝叶榕物候和气候因子的相关性结果显示:钝叶榕生长物候与温度、相对湿度、降雨量以及三者之间各种交互作用均没有显著的相关性。钝叶榕的物候变化应该是各种生物因子和非生物因子的共同作用的结果。除温度、湿度和降水量以外的其它气候因子也可能影响钝叶榕物候,如果要更加深入的了解它们之间的联系,对钝叶榕物候和其它气候因子进行更多的相关性分析是十分必要的。 第六,当其它方面(如物候、雌花花柱影响榕小蜂插入的有效长度、传粉榕小蜂的后代数等)在红花果和白花果之间无差异的情况下,杨氏金小蜂的具方向性的传粉行为在红花果中产生出更多的杨氏金小蜂后代(即花粉携带者),这使红花果的雄性功能得到了加强,有可能推动红花果进一步进化为雄树。最终,钝叶榕有可能进化出雌雄异株的繁殖系统。 第七,红花果通常比白花果小,尽管红花果与白花果比较产生更多的杨氏金小蜂和榕果外产卵的非传粉榕小蜂(红花果具有部分雄性功能),但红花果和白花果的花柱和柱头长度、产生的传粉榕小蜂数量和lipothymus sp.数量以及种子数量在二者之间并没有显著性的差异。钝叶榕红花果和白花果性功能部分分化但又不完全分化。造成这种现象的原因在于钝叶榕本身、传粉榕小蜂和杨氏金小蜂的相互作用和牵制,使钝叶榕目前尚未进化到雌雄异株的阶段。 第八,大量杨氏金小蜂同时进入单个榕果,不能增加其后代数量以及种子的数量,因此对于杨氏金小蜂和榕树的繁殖并没有产生显著的好处。但是,杨氏金小蜂明显更加倾向于大量进入红花果单果中产卵并繁殖后代。分析结果显示:红花果和白花果之间的挥发性化学物质应该没有差异。杨氏金小蜂之所以更加倾向于进入红花果,原因在于:与白花果相比,红花果整体上能够产生更多的杨氏金小蜂,因而能够提高杨氏金小蜂种群的繁殖利益。
English Abstract: Some research showed that pollination is closely related to floral traits and breeding systems of plants. Flowers or inflorescences can promote mating successes between plants by transporting pollens, breeding systems may be the most important factors which impact the evolution of plants. Fossil records indicated that breeding systems of flowering plants tended to evolve from monoecy to dioecy. Based on the mutualisms between figs and fig wasps, we initially studied the breeding systems of Ficus curtipes in this dissertation. Figs and their pollinating fig wasps form one of the best known examples of a highly-specific insect-plant mutualism and are model systems for co-evolutionary studies. Figs depend on pollinating fig wasps for pollination and pollinating fig wasps can only reproduce in the fig syconia. F. curtipes is passively pollinated by Eupristina sp. (Agaonidae; Agaoninae). Two species of non-agaonid fig wasps - Diaziella yangi (Pteromalidae; Sycoecinae) and Lipothymus sp. (Pteromalidae; Otitesellinae) also enter the fig to oviposit. Importantly, both species can effectively pollinate for F. curtipes. F. curtipes is monoecious in taxonomic groups of figs, with both fig pollinators and seeds produced in same figs. However, there are two morphs of F. curtipes in the field: one morph has a red interior to the inflorescence due to the coloration of the tepals, whereas the other is white(they are called red flower figs and white flower figs respectively). The two morphs even show some characters of dioecious figs which are so rare in fig-fig wasp systems. We compare the phenology, structure of female flowers and function between red flower figs and white flower figs by many ways, such as phenological observation, fig collections, foundress number counting, morphometric measurements, and controlled introduction experiments. The main results are as follows. 1. We observed the phenolgy of Ficus curtipes for nearly three years and found that: fruiting phenology between red flower figs and white flower figs did not differ significantly. The duration of pre-female floral phase, female floral phase, and male floral phase also did not differ significantly, except that red flower figs have longer inter-floral phase.
Degree Level: 硕士
Place of Degree's Grantor: 北京
Grantor: 中国科学院研究生院
Content Type: 学位论文
URI: http://ir.xtbg.org.cn/handle/353005/5036
Language: 中文
Appears in Collections:西双版纳热带植物园毕业生学位论文_学位论文

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郭忠萍. 钝叶榕繁殖系统进化的机制[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013.
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