引种规模和性比设置对海菜花迁地保护居群适合度的影响

迁地保护是当前生物多样性保护的重要手段。然而由于迁地保护居群通常较小，阿利效应（小居群中个体适合度降低的现象）将直接影响到迁地保护居群的维持。雌雄异株植物不能自交，其结实完全依赖花粉在雄株和雌株之间的传递，因而对阿利效应更加敏感；此外，性比配置则直接影响到交配机会进而限制雌雄异株植物的生殖成功。已有研究大多都集中在陆生植物上而忽视了水生植物这一重要类群，其部分原因在于水生植物往往表现出无性繁殖的特征。但从长远来看，只有有性生殖才能保障物种的长期进化潜力。然而，对水生植物迁地保护后居群生殖适合度与阿利效应的关系还不清楚。基于此，本申请项目选择中国二级保护雌雄异株沉水植物海菜花作为对象进行详细研究，探讨植物园迁地保护环境下的传粉障碍和阿利效应，揭示引种居群大小、引种来源以及性比设置对海菜花迁地保护居群生殖适合度的影响机制，提出综合的引种与保育对策，为水生植物种质资源圃的维护与管理提供科学依据。

保护生物多样性是当今生态学的一个热点议题，全球植物园系统在植物多样性的迁地和就地保护中发挥着重要的不可或缺的作用。对于特定物种的保护的最终目标是建立野生的居群并保持其进化力，但在现实保护和回归实践中，经常因生殖适合度降低而导致最终的失败，这在小种群中尤其明显。因此，对特定物种进行保护的一个前提是要评判影响其生殖适合度的影响因素，如确定其最小可存活的居群大小（the minimum viable population size）和有效性比配置。然而，由于自然界中大约72%的植物物种都是产生两性花，人们在植物保护的实践中往往会忽视性比对非两性花植物的生殖成功的影响。.海菜花（Ottelia acuminata）是雌雄异株的多年生沉水植物，中国特有种，国家二级保护植物。雌雄异株植不能自交，其雌雄生殖成功都只能通过传粉媒介来完成，因此，居群太小或性比失衡都会使其较其他物种更易遭受花粉限制的影响进而降低其生殖适合度。本项目研究通过设置人工居群的方法研究了居群大小和性比对海菜花花粉限制和雌性生殖成功的影响。结果表明小居群与大居群相比，传粉者稀少，坐果和结实遭受更加严重的花粉限制，进而导致雌性生殖成功显著降低。与此同时，尽管偏雌的大居群中来访传粉者数量仍很丰富，但由于有效访问频率的显著降低以及花粉供体的严重缺乏，雌性生殖成功同样遭受了严重的花粉限制。因此，提高雄株的比例可以促进传粉和生殖成功。此外，结果还表明，传粉者对雄花的偏好访问并没有降低偏雄居群中植株的坐果率和结实，其主要原因可能在于丰富的花粉供体量；然而，偏雄居群中植株的坐果和结实的变异系数很大。此研究揭示了海菜花在迁地保护和回归实验中的小居群的生态风险---阿利效应（Allee effect）的产生和机制，同时还提出雌株过多会增加大居群产生阿利效应的风险，这对海菜花的迁地保护和自然回归的实际实施都有很好的科学指导意义。