有花植物的花粉（雄配子）和胚珠（雌配子）数目在物种间和物种内广泛变异。雌雄两性配子的数量在植物繁殖成功中起关键作用，能够影响异交授粉的成功率、种子产量、对后代的遗传贡献以及子代适应度。探究配子变异的原因能够使我们了解生态和繁殖因素如何塑造有性生殖资源的分配。然而少有研究在系统发育框架下，探讨环境因素和花性状等对近缘物种间花粉和胚珠数目的变异的影响。
图1 报春花属物种及其二型花柱特性。A 西南地区代表山地峨眉山广泛分布的12种报春花属物种；B 迎阳报春的花结构特征，分别展示长柱花，短柱花以及同型花。
研究人员收集了报春花属73个物种（包含二型花柱和同型花柱）99个群体的花粉和胚珠数据，花性状数据和群体海拔数据，在系统发育的框架下探讨配子变异的影响因素。结果发现：（1）无论是否考虑物种间的系统发育关系，物种的长柱花和短柱花的单花花粉量都与分别与其海拔高度呈显著正相关。可能的解释是随着海拔升高物种增加花粉数目，以应对不确定的传粉环境。（2）在所有物种中，长柱花都产生小而多的花粉，短柱花产生大而少的花粉。物种间花粉大小与其对应的花柱长度呈显著正相关，这有助于维持两种花型间雄性适合度的平衡和花型多态性。（3）物种的胚珠数目在物种内花型间没有差异，也不受物种海拔高度影响，而是显示出很强的系统发育信号。（4）从二型花柱（异交）向同型花柱转变（自交），伴随着显著减少的花粉数目。在自交条件下，选择倾向于降低花粉数目以减少资源投入，支持自交综合征的假说。
图2 基于三个叶绿体片段的报春花属物种系统发育树。右侧展示的柱状图分别代表配子数目及花性状数据。
中国科学院华南植物园植物分类与多样性研究团队“动植物互作与生态适应专题组”的袁帅副研究员和西华师范大学讲师曾桂为论文的共同第一作者，张奠湘研究员为通讯作者。多伦多大学Spencer C.H. Barrett 教授，华南植物园罗世孝研究员、徐源副研究员、郝凯助理研究员参与了研究。感谢中国科学院昆明植物研究所钟莉博士，大理大学蒋显锋博士，云南大学张杰博士，贵州师范大学朱兴福博士，江西省科学院刘淑娟博士在样品收集中提供的便利。该工作得到了国家自然科学基金和中国科学院华南植物园青年人才专项的支持。
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