植物生活史性狀與生殖代價的關系獲揭示

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近日，中科院植物研究所副研究員孫海芹與合作者研究發現，自然生殖的代價表現為次年葉片變小、開花概率降低，而增加生殖還會減少次年植株萌發概率。相關研究成果發表于《生態學雜志》。

在自然環境中，生物個體所能獲取的資源（能量、空間和傳粉者等）是有限的，為了實現最大的適合度，生物會充分利用有限的資源優化生活史變量，比如存活與生殖之間、子代的數量與大小之間存在的此消彼長的權衡現象。生殖代價指的是當前的生殖與未來的適合度之間的權衡，影響著生物適應性進化和群體動態。生殖代價的表達依賴于環境條件，而環境的時空變化會使生殖代價和最優生活史隨之發生變化。以往的研究主要關注環境因子如溫度、生長季長度和土壤水分等對生殖代價的影響，而對生活史性狀即生物本身的固有屬性與生殖代價的關系知之甚少。

中科院植物研究所研究員金效華研究組以同域生長但在生活史性狀上存在明顯對比的四種蘭科植物（單花物種vs多花物種，克隆植物vs非克隆植物）為研究對象，通過連續三年的人工控制實驗，研究了共存物種的生殖權衡策略。結果發現，自然生殖的代價表現為次年葉片變小、開花概率降低，而增加生殖還會減少次年植株萌發概率。生殖代價在多花種被檢測到的頻率比在單花種高，非克隆、多花種的生殖和開花代價表現得最為突出。這一發現表明結實率高的多花物種，其生殖代價也高。

通過進一步研究，研究人員發現，多花物種生殖代價高可歸因于對生殖部件的高比例資源分配和較長的花壽命。然而，克隆大小與生殖代價無關，這一結果與假設不一致。

該研究揭示了具有類似生態位但生活史性狀不同的共存物種能通過生殖代價的差異降低物種間的競爭、促進物種的多樣性，拓展了對植物生活史進化及其影響因素的認識。