花粉和胚珠作为雄配子体和雌配子体的载体，它们的数量往往决定了植物繁殖适合度的上限和下限，花粉和胚珠的数量以及花粉/胚珠比(P/O)往往受到植物雄性和雌性资源投资的权衡，以及植物繁育系统、传粉过程和环境条件的影响。通常自花授粉的植物花粉/胚珠比较低，虫媒传粉的植物则较高，风媒传粉的植物最高。花粉和胚珠数量和能量的权衡是植物繁殖和传粉适应性的最直接的体现，往往作为繁殖特性的指示指数来评价。

　　中国西南山地垂直地带性明显，涵盖了海拔从低到高的多种自然带类型，高山环境下植物的繁殖和物候受到云雾和雨季等多因素的影响。相对于研究较为丰富的欧洲阿尔卑斯山脉和美国落基山脉，在中国西南山地，高山草甸群落水平植物花部性状和繁殖适应性随海拔梯度变化研究较为匮乏，海拔及植物系统发育历史对繁殖分配，如花粉/胚珠比的影响鲜有研究，从而限制了对该区域高山草甸群落植物花部性状演化、繁殖策略和物种共存机制的深入理解。

　　中国科学院昆明植物研究所植物繁育系统进化生态学研究组在丽江玉龙雪山海拔2709-3896米的5个高山草甸群落，连续四年开展了84种虫媒植物的花粉和胚珠性状变化研究，分析了群落内植物的花粉和胚珠数量、P/O比，以及每种植物11个其它花部性状，包括株高、花朵数、花大小等。利用DNA条形码构建了物种系统发育树，PGLS模型分析了花粉和胚珠性状随海拔的变异模式(图1)。研究发现，花粉和胚珠数量与6个花部性状(P/O比，花展示面积、花朵数、花管长、花型和花药展示方式)高度相关(图2);花粉数量和单花的P/O比随着海拔升高而增加;而单花胚珠数量，花朵数和花序高度随着海拔升高呈现明显的下降趋势。与之对应的是，单花的胚珠数量并不随海拔的升高而变化(图3)。此外，检测到花粉和胚珠数量、P/O比呈现较强的系统发育信号，而对环境因子的响应较为有限。研究首次在群落水平揭示了该区域高山草甸植物花粉和胚珠性状变化模式，为进一步深入解析海拔梯度下植物花部性状变化和繁殖成功与传粉昆虫互作关系提供了重要的理论依据。

　　研究成果以 Community-wide patterns in pollen and ovule production, their ratio (P/O), and other floral traits along an elevation gradient in southwestern China 为题，发表于国际植物生物学著名期刊BMC Plant Biology。尼泊尔籍博士研究生Shristhi Nepal为论文第一作者，王红研究员和美国哥伦布大学(中国科学院国际人才计划访问学者)Kevin Burgess教授为论文共同通讯作者。Judith Trunschke博士和任宗昕副研究员参与该项工作。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDB31000000)、云南省兴滇人才计划云岭学者(YLXL20170001)、国家自然科学基金(32071670, 32050410309)和中国科学院国际人才计划(2021VBA0013)项目的支持。

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图1.玉龙雪山5个高海拔样地的植物系统发育关系和性状分布。

图2.花粉和胚珠与其它花部性状相关性分析。

图3.花部性状的海拔变异。