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Current Biology:一年生山靛雌雄异株群体在去除雄株后,向雌雄同株系统快速演化

已有 1360 次阅读 2021-1-21 14:11 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

The rapid dissolution of dioecy by experimental evolution

第一作者Guillaume G. Cossard

第一单位洛桑大学

通讯作者John R. Pannell


 Abstract 


研究背景Evolutionary transitions from hermaphroditism to dioecy have been common in flowering plants, but recent analysis also points to frequent reversions from dioecy to hermaphroditism.


主要发现:Here, we use experimental evolution to expose a mechanism for such reversions, validating an explanation for the scattered phylogenetic distribution of dioecy.


结果1-移除雄株,发现雌株雄化:We removed males from dioecious populations of the wind-pollinated plant Mercurialis annua and allowed natural selection to act on the remaining females that occasionally produced male flowers; such “leaky” sex expression is common in both males and females of dioecious plants.


结果2-性状可遗传Over the course of four generations, females evolved a 23-fold increase in average male flower production. This phenotypic masculinization of females coincided with the evolution of partial self-fertilization, high average seed set in the continued absence of males, and a capacity to sire progeny when males were re-introduced into their populations.


结论1:Our study thus validates a mechanism for the rapid dissolution of dioecy and the evolution of functional hermaphroditism under conditions that may frequently occur during periods of low population density, repeated colonization, or range expansion.


结论2:Our results illustrate the power of natural selection, acting in replicated experimental populations, to bring about transitions in the mating behavior of plants.


 摘 要 


从雌雄同株向雌雄异株的演化转变在有花植物中非常常见,但最近的研究显示同样存在频繁的雌雄异株向雌雄同株转变现象。本文中,作者利用试验演化来揭示了这种逆转的机制,并验证了雌雄异株在整个被子植物不同支系分散分布的理论解释。作者从风媒授粉的一年生山靛雌雄异株群体中移除所有的雄株,自然选择作用于剩下的雌株群体,发现这些雌株偶尔会产生雄花;这种性别“泄漏”表达在雌雄异株的雄株和雌株中均很常见。在四个世代之后,去除雄株的雌株群体产生的雄花量增加了23倍。这种雌株雄性化的表型与部分自交授粉、持续性缺失雄株后的高坐果率以及群体中重新引入雄株后雄化雌株仍可以竞争产生后代的能力相符合。因此,作者的研究揭示了一个雌雄异株系统快速瓦解的机制,并且在低群体密度、重复殖民或者范围扩张的情况下,可能会频繁出现这种具有功能性雌雄同株的演化。本文的研究结果阐明了自然选择作用于再造的试验种群,对植物交配行为的转变产生影响。


 通讯作者 

**John R. Pannell**


个人简介:

1986-1990年,澳大利亚悉尼大学,学士;

1992-1996年,牛津大学,博士;

1996-1997年,加拿大多伦多大学,博后;

1998-1999年,英国爱丁堡大学,博后;

1999-2011年,牛津大学,讲师、副教授、教授;

2011年-至今,瑞士洛桑大学,教授。


研究方向:

1. 植物性别的演化,性别二态性,性别分配策略和性染色体;

2. 多倍体的生态、遗传以及演化研究,尤其是与性别系统的互作;

3. 区域适应的演化研究,尤其是定植植物;

4. 集合种群的生态、群体遗传学,以及局限于反复局部灭绝和再殖民的范围扩张。


doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.12.028


Journal: Current Biology

Published date: Jan 19, 2021



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