马先蒿属（Pedicularis）的物种分布中心在横断山区，有300多种，是北温带物种丰富的大属之一。该属物种的强烈分化为人们理解物种多样性的形成提供了机会。曾有学者提出该属花部形态分化多样，表现在花冠形态的多样化；推测由传粉者熊蜂（Bombus）介导的花部隔离（Floral isolation）限制了种间的花粉传递，形成了合子前隔离。尽管已有学者对同域分布的马先蒿属植物开展了共享熊蜂传粉者介导的生殖隔离研究，但至今没有在姊妹种之间验证，尚缺乏花部特征差异限制了种间花粉流的实证研究。研究马先蒿属近缘种之间的生殖隔离机制对揭示该属物种分化和多样性的维持具有重要意义。
Journal of
Systematics and Evolution（JSE）2023年第2期发表了华中师范大学生命科学学院黄双全教授研究团队题为“Experimental sympatry
suggests geographic isolation as an essential reproductive barrier between two
sister species of Pedicularis”的研究论文（https://doi.org10.1111/jse.12835）。该工作以马先蒿属近缘的姊妹种凸额马先蒿和三色马先蒿为研究对象，量化了合子前和合子后不同阶段生殖障碍的隔离强度，综合评估两个姊妹种之间的生殖隔离。结果表明合子前隔离，尤其是地理隔离，是维持两个姊妹种的生殖隔离的关键。
图 1. 凸额马先蒿(A)和三色马先蒿的花部形态和熊蜂传粉者(B)，两种的地理分布(C)与花期差异(D)
研究人员通过比较两种近缘姊妹种马先蒿的花部特征及花色差异，利用移栽植株开展同质园实验，观察两种马先蒿的传粉者访花，计算花期隔离和传粉者隔离强度；开展人工授粉实验检验授粉后合子前及合子后隔离强度。自然情况下两个姊妹种异域分布，黄色花冠管较长，没有花蜜；二者花期部分重叠。将凸额马先蒿移植到三色马先蒿的自然分布点观察访花，二者共享熊蜂传粉者，熊蜂访花种间切换混访，没有表现出访问偏好，在两种马先蒿上的访花频率也无显著差异。荧光粉标记法显示，熊蜂的混访引起了两种马先蒿的种间花粉传递，表明种间的花部隔离不完全；人工授粉实验表明种间杂交能够产生可育的种子，合子后隔离作用弱。该研究将异域分布的姊妹种移植到同域，发现马先蒿属的姊妹种之间易发生种间基因流，花部隔离无法阻止种间杂交，表明地理隔离可能是促进马先蒿近缘种分化的关键因子。
图 2. 采用荧光粉标记法示红腹熊蜂的访花行为及凸额马先蒿(A-D)和三色马先蒿(E-H)花和虫体花粉落置。图B、F所示的柱头上已落有来自异种的荧光粉颗粒
华中师范大学生命科学学院黄双全教授研究团队，长期以来关注横断山区开花植物多样性的维持机制，坚持在我国西南山区开展植物与传粉者互作研究。横断山区是世界生物多样性的一个热点地区，人们推测促进物种分化的一个重要原因是大山形成的异质生境和地理屏障限制了种间的基因流。该研究结合移植同质园和标记花粉流的实验，显示凸额马先蒿和三色马先蒿姊妹种间生殖隔离的主要障碍是地理上的隔离，为该区物种多样性的成因提供了一个实证研究。
华中师范大学已毕业的博士研究生汤菊（现为安徽师范大学讲师）为该论文的第一作者，课题组成员孙士国副教授参与了该项研究，黄双全教授为论文的通讯作者。该工作得到国家自然科学基金项目的资助。
责编：王率真
Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容，以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊，主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊，中国科技期刊国际影响力提升计划项目（2013–2018）和中国科技期刊卓越行动计划项目（2019–2023）支持期刊。最新JCR影响因子3.4，排名60/265，位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。
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