繁殖生态学与种群遗传学相结合揭示泛性桑寄生空间遗传结构

　　桑寄生植物（Mistletoes）作为关键种和关键性食物资源在生态系统中扮演重要角色。它是一类半寄生性、茎寄生灌木，全世界约有1,600种。桑寄生植物依靠特定的鸟类（主要是啄花鸟和绣眼鸟）传粉和散布种子，桑寄生植物通过种间、种内物候异步性，为鸟类提供近周年供应的花蜜、果实等食物资源，桑寄生植物和鸟类建立互惠关系。为了探讨“寄主植物-桑寄生植物-拜访鸟类”系统中的两者关系或三者关系，揭示寄主、传粉鸟如何影响桑寄生植物的空间遗传结构，版纳植物园动植物关系组研究人员选取了云南省西双版纳地区分布的一种最为泛性的桑寄生植物，五蕊寄生（Dendrophthoe pentandra）作为研究材料，从繁殖物候、传粉生态学、繁育系统和空间遗传结构等几个方面对该系统进行了较为全面的研究。 

五蕊寄生

　　（1）为了探讨影响五蕊寄生花果物候异步性的因子，通过连续两年每周对4个样地共8个样方内的五蕊寄生进行繁殖物候观测，研究发现：五蕊寄生的花期和果期都呈单峰分布，冠幅较大和受光程度较高的个体有较早的始花期和较长的花期和果期，寄主植物的种类显著影响五蕊寄生的繁殖物候（图1），但寄主种类数量的变化并没有显著地提高五蕊寄生繁殖物候的异步性（Reproductive phenological asynchrony）。研究结果以Host-mediated effects in the reproductive phenological asynchrony of a generalist mistletoe in China发表在Journal of Plant Ecology期刊上。 

　　（2）在4个地点13个样方中对五蕊寄生的空间分布格局进行调查，并使用13个微卫星标记对4个地点的76个亲本和829个子代进行异交率和种群遗传结构的计算，同时对来自同一种群感染在4株芒果树上的166株五蕊寄生个体进行了精细尺度空间遗传结构（Fine-scale spatial genetic structure）的分析，并结合其传粉生态学探究鸟类访问行对交配系统和种群遗传结构的影响。研究发现：五蕊寄生在空间上聚集分布，感染率（Infection prevalence）和寄生强度（Infection intensity）在寄主种类间存在差异，寄主大小对寄生强度有显著的影响（图2）。访花鸟类经常访问同一株五蕊寄生个体的多朵花或同一寄主上的其他五蕊寄生个体。人工操控授粉实验显示五蕊寄生自交可亲和，但遗传分析却显示所有种群都呈现出高异交率（MLTR t_m 0.83–1.20, Bayesian t_m 0.772–0.952）的现象。五蕊寄生个体在寄主树间存在空间遗传结构，但在同一寄主树内却不存在遗传结构（图3）。以上研究使用繁殖生态学与种群遗传学相结合的方法发现了五蕊寄生虽然同步大量开花，自交可亲和，访问鸟类多次访问同一个体或邻近的多个个体，但该植物依然显示出高异交率的现象，说明了该植物保持异交的机制可能比较复杂，未来仍需要进行更深入的探究。研究结果以High outcrossing rates in a self-compatible and highly aggregated host-generalist mistletoe为题发表在Molecular Ecology期刊上。

　　 动植物关系组博士研究生李慢如和硕士研究生随意为Molecular Ecology文章的共同第一作者，张玲研究员为通讯作者。国家自然科学基金以及动植物关系组其他相关成员为以上研究提供了大力支持，在此一并致谢。 

（作者：李慢如）

图1.五蕊寄生在不同寄主上繁殖物候差异

图2.寄主树高对每树冠体积五蕊寄生感染强度的影响

图3.五蕊寄生的空间遗传结构