植物交配系統(tǒng)的演化是進(jìn)化生物學(xué)的核心議題之一。在開(kāi)花植物中，從異交（outcrossing）向自交（selfing）的轉(zhuǎn)變代表了一個(gè)主要演化趨勢(shì)。該這一過(guò)程通常被認(rèn)為由生態(tài)因素（如傳粉者缺乏）和繁殖保障機(jī)制共同驅(qū)動(dòng)。然而，現(xiàn)有的研究鮮少通過(guò)移栽實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)生態(tài)因子與繁殖保障在交配系統(tǒng)演化中的作用。此外，少有研究從父本視角評(píng)估交配過(guò)程中個(gè)體對(duì)后代的遺傳貢獻(xiàn)。近日，華南植物園利用迎陽(yáng)報(bào)春（Primula oreodoxa）這一理想研究系統(tǒng)，通過(guò)精巧的移栽實(shí)驗(yàn)揭示了這一過(guò)程的生態(tài)與遺傳機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)在四川峨眉山海拔梯度上建立了6個(gè)移栽實(shí)驗(yàn)點(diǎn)（圖1），將二型花柱（異交為主）和同型花柱（自交為主）植株在同一環(huán)境中栽培。通過(guò)野外觀察與SSR分子標(biāo)記相結(jié)合，系統(tǒng)分析了不同花型個(gè)體的繁殖適合度（結(jié)實(shí)率、種子數(shù)量）和交配模式（自交率、配偶多樣性、花型間交配比例及子代遺傳多樣性）。主要發(fā)現(xiàn)包括：（1）在傳粉資源受限的高海拔生境中，同型花柱表現(xiàn)出顯著的繁殖優(yōu)勢(shì)，支持"繁殖保障"假說(shuō)；（2）父母本自交率隨海拔升高而增加，表明環(huán)境因素對(duì)交配系統(tǒng)具有調(diào)控作用（圖2）；（3）長(zhǎng)喙傳粉者訪花頻率與二型花柱的父母本自交率呈負(fù)相關(guān)，與父母本配偶多樣性呈正相關(guān)（圖3）；（4）高海拔種群中交配模式趨于隨機(jī)，反映了二型花柱多態(tài)性的瓦解（圖4）。

該研究創(chuàng)新性地從父本視角分析交配模式，并且首次證實(shí)長(zhǎng)喙傳粉昆蟲(chóng)的訪花頻率與植物父母本自交率呈負(fù)相關(guān)，而與父母本的交配多樣性呈正相關(guān)，為“傳粉驅(qū)動(dòng)交配系統(tǒng)演化”提供了關(guān)鍵實(shí)證。該發(fā)現(xiàn)對(duì)理解全球變化下植物-傳粉者互作的演變以及生物多樣性的維持具有重要意義。

相關(guān)研究成果以“Divergence of mating systems in?Primula oreodoxa: Insights from transplant experiments and mating portfolios”為題，近期發(fā)表在植物學(xué)期刊Plant Diversity上。?中國(guó)科學(xué)院華南植物園已畢業(yè)博士曾桂（現(xiàn)為西華師范大學(xué)講師）為第一作者，中國(guó)科學(xué)院華南植物園袁帥副研究員和張奠湘研究員為共同通訊作者，海南師范大學(xué)張凱副教授參與了研究工作。?該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院華南植物園青年人才項(xiàng)目及西華師范大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pld.2025.08.005

圖1.?移栽實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖

圖2.?低海拔與高海拔生境中不同種群和花型的母本自交率?(A,B)?與父本?(C,D)?自交率（±?標(biāo)準(zhǔn)誤）。不同小寫(xiě)字母和大寫(xiě)字母分別表示低海拔與高海拔生境內(nèi)的顯著差異，希臘字母表示生境間差異。

圖3.?交配系統(tǒng)參數(shù)與長(zhǎng)喙傳粉者訪花頻率在不同花型間的關(guān)系。母本自交率?(A–C)、父本自交率?(D–F)、母本配偶數(shù)?(G–I)?和父本配偶數(shù)?(J–L)。左、中、右三列分別對(duì)應(yīng)?L、S?和?H?三種花型。

圖4.?不同種群和花型間雌性非選型交配（平均值?± 95%?置信區(qū)間）的變異。虛線表示隨機(jī)交配。