紫茉莉花柱运动的生态学功能及其相关机制研究

Style movement directly affects the position of style in flower and relative distance between stigma and anther, which is closely related with plant reproduction. So, it is very important for revealing plant reproductive strategies to explore the movement characteristics and mechanism of style movement. Style movement generally occurs in the plants of some families with various movement types, but it always is controversial about its ecological function, and its mechanism is unclear. Invasive plant Mirabilis jalapa has the style motor process as extension- crispation-extension, and the movement stages perhaps are related to the status of anther dehiscence and stigma pollination, which suggests that the style movement of M. jalapa may has the function both promoting outcross and assuring self-cross, and the regulatory mechanim of start and stop. So, based on the theory of phytotomy and plant ecophysiology, comprehensively applying the combination of field and labrotory experiments, the style movement characteristics of M. jalapa, its contribution to male and female fitness, morphological structure base, mechanism of its start and termination are studied, for revealing the ecological function and its relative mechanism of style movement of M. jalapa. The results will afford theoritical reference for revealing the reproductive strategies of M. jalapa and relative mechanism of plant style movement.

花柱运动直接影响着柱头在花中的位置及其与花药之间的相对距离，与植物的繁殖密切相关。因此，探讨花柱运动的运动特性和机制，对揭示植物的繁殖策略具有重要意义。花柱运动现象普遍存在于一些科属植物中，运动类型多样，然而关于花柱运动的生态学功能一直存在争议，相关机制还不清楚。研究发现入侵植物紫茉莉花开放过程中，花柱具有伸长—卷曲—伸长的运动过程，其运动阶段可能与花药的散粉及柱头授粉情况相关，这种运动特性暗示紫茉莉花柱运动可能既有促进异交又有保障自交的功能，并具有明显的启动和终止调控机制。为此，本项目拟以紫茉莉为材料，以植物解剖学和植物生理生态学理论为基础，运用野外和室内控制实验相结合的方法，开展紫茉莉花柱运动特性、花柱运动对雌雄适合度的贡献、花柱运动的形态学结构基础及启动和终止机理等方面的研究，揭示其花柱运动的生态学功能及相关机制。研究成果将为进一步揭示紫茉莉的繁殖策略和植物花柱运动机制奠定理论基础。

花柱运动直接影响着柱头在花中的位置及其与花药之间的相对距离，与植物的繁殖密切相关，然而关于花柱运动的生态学功能一直存在争议，相关机制还不清楚。本项目采用野外和室内控制实验相结合的方法，对紫茉莉花柱运动的运动特性、生态学功能及其相关机制进行了研究。主要研究结果如下：（1）紫茉莉花的花柱在花开放过程中存在着“卷曲-伸直-卷曲（外露）”的运动过程；适宜温度下（25 ℃），紫茉莉花柱具有相对较长的运动时长，且花柱运动时长随着黑暗时间的延长而增加，不同湿度改变了花柱运动的时间节点，但对运动时长没有显著影响。（2）紫茉莉花柱卷曲和花冠闭合增加了柱头获得花粉的机率，有效提高了紫茉莉的繁殖适合度，而柱头外露在一定程度上促进了异交。（3）不同运动时期花柱两侧的结构的对称性和表面结构存在一定差异，直立花柱上下部细胞表面结构相对一致，而卷曲花柱，卷曲部位细胞表面褶皱更致密。（4）不同花色紫茉莉开花过程中花色变化规律存在差异，而其差异性与其相应的色素成分变化密切相关。上述研究结果最终为揭示紫茉莉的繁殖策略做出了贡献，也为揭示植物花柱运动机制奠定了重要理论基础。本项目较好的完成了项目申请书设定的研究目标。