风筝果镜像花的雌雄异位变化及传粉生态型的形成

摘要

亚洲特有植物风筝果(Hiptage benghalensis)镜像花(mirror-image flowers)的雌雄异位变化极大,柱头与可育花药的空间距离在海南岛与云南西双版纳种群仅有2–4 mm,而在贵州及云南东南部种群可达10–12 mm。为验证"镜像花雌雄异位的变化是各个地理种群受到传粉昆虫体型大小选择的结果"假说,本文开展了传粉生态学与分子生物学研究,探讨风筝果不同地理种群的雌雄异位变化是否与当地传粉者体型相关,是否有着遗传基础,以及是否形成了"传粉生态型"(pollination ecotype)。结果表明,雌雄异位程度大的贵州种群和云南东南部种群,其传粉者也是体型较大的木蜂(Xylocopa nasalis)和熊蜂一种(Bombus sp.);雌雄异位程度小的海南岛种群和云南西双版纳种群的传粉者则是体型较小的大蜜蜂(Apis dorsata)、西方蜜蜂(A.mellifera)。除了雌雄异位的明显分化(F=53.69,P<0.01)之外,花柱长度也在这两类种群之间差异显著(F=12.5,P<0.05),与传粉昆虫身体长度密切相关。通过叶绿体ycf1b、rbc L和细胞核ITS 3个DNA片段的序列分析,由大型蜂传粉的雌雄异位程度较大的3个种群(贵州和云南东南部种群)遗传关系极近,与小型蜂传粉种群(雌雄异位较小的海南岛种群和云南西双版纳种群)存在明显的遗传分化。这些结果显示,风筝果不同地理种群的镜像花雌雄异位程度的变化可能是适应局域不同体型大小的传粉昆虫的选择结果,而且种群间出现了基因流的隔断,可能与大型蜂、小型蜂传粉的两种生态型有关。镜像花通过雌雄异位的变化适应不同地域的传粉者而形成传粉生态型,这种传粉生态型及其传粉隔离机制可能是风筝果属物种形成与维持的一个重要原因。