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              昆明植物所在植物與傳粉者相互關系的百年曆史變化研究中取得新進展

              昆明植物研究所 段元文 2019-08-19

                傳粉者在生物多樣性的維持、陸地生態系統的服務功能和農業生産等方面都發揮著关键的作用,但大量的研究表明傳粉者(特別是蜂類)的多樣性和豐富度在過去百年存在顯著的降低趨勢,而傳粉者降低究竟如何影響野生植物的種子産量仍然缺乏證據。前期的調研發現:豆科植物的標本數據是研究種子數量曆史動態變化的理想材料。首先,豆科植物果莢內的種子數量可以在不破壞標本的前提下准確的獲得。其次,傳統的豆科植物分類主要依據花的形態分爲三個亞科,可以反映植物與傳粉者的三種相互關系。其中含羞草亞科植物的花爲輻射對稱的開放花型,可認爲具有較爲泛化的傳粉系統;蝶形花亞科則爲嚴格的兩側對稱花,可認爲具有較爲專化的傳粉系統;而雲實亞科植物的花則介于兩個亞科之間。雖然最新的分類系統已經將豆科分爲六個亞科,但考慮到花結構在植物與傳粉者相互關系的关键作用後,本研究仍然采用了傳統的豆科分類系統。因此,在全球傳粉者多樣性和種類降低的背景下,三個亞科植物的種子數量應該呈現出不同的時間變化趨勢。一個較爲合理的假設是:具有專化傳粉系統的蝶形花亞科植物的種子數量可能表現出降低的趨勢,而具有較爲泛化傳粉系統的含羞草亞科和雲實亞科植物的種子數量可能表現出降低、不變或者增加的趨勢。 

                为检验这一假设,中國科學院昆明植物研究所杨永平研究员带领的植物基因组演化与基因功能发掘团队与中國科學院植物研究所、云南师范大学、云南大学和西藏自治区高原生物研究所合作,查阅了存放于中國科學院昆明植物研究所标本馆(KUN)和中國科學院植物研究所(PE)的2萬余份豆科植物標本,記錄了每份含果實標本上一個果莢內的種子數量,在經過去除重複、去除自交物種、去除因樣本量小而無統計意義的數據後,共獲得了109種豆科植物4637個關于種子數量的數據,這些標本最早采于1900年,最新采于2013年,時間跨度超過30年的物種爲101個。統計結果表明,只有13個物種的種子數量在近些年表現出了顯著的變化趨勢,其中9個物種的種子數量顯著增加;三個亞科植物的種子數量並沒有表現出一致的變化趨勢,而在蝶形花亞科中,種子數量增加的物種數要高于降低的物種數。顯然,我們研究結果表明豆科植物與傳粉者的相互關系在近些年來並沒有被嚴重幹擾,至少在中國是這樣的情況。本研究一方面表明植物與傳粉者的相互關系比我們想象的要更加複雜,而另一方面則爲如何利用標本數據開展研究提供了一個新的思路 

                研究成果以“A century of pollination success revealed by herbarium specimens of seed pods”爲題在線發表于New Phytologist杂志上。本研究得到了中國科學院战略性先导科技专项和国家自然科学基金等项目的支持。 

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