杂交及多倍体在入侵植物进化中的意义.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流杂交及多倍体在入侵植物进化中的意义.精品文档.杂交及多倍体在入侵植物进化中的意义摘要:进化生物学家和生态学家都对入侵物种有极大的兴趣,因为他们代表进化的动态历史和生境的改变。同样,它们与入侵害虫一样对经济和对环境的不利影响也越来越受人们的关注。不同物种、不同源种群之间的杂交可能刺激入侵植物的进化。因为相对于他们的祖细胞,杂交后代可以享受一个或多个潜在的基因利益。杂交与多倍体化在高等植物的进化中起着重要的作用。但矛盾和令人费解的现象是“自然界在合成多倍体方面取得了巨大的成功, 而人类在这方面却收效甚微”。原因可能是自然多倍体是长期自然选择和进化
2、的产物, 人类难以在短期内重复和完成这一过程。关键词:进化,杂交,入侵植物,多倍化Significance of hybridization and polyploidy for the evolution of invasiveness in plantsAbstract::Invasive species are of great interest to evolutionary biologists and ecologists because they represent historical examples of dramatic evolutionary and ecologic
3、al change. Likewise, they are increasingly important economically and environmentally as pests. Hybridization between species or between disparate source populations may serve as a stimulus for the evolution of invasiveness. Progeny with a history of hybridization may enjoy one or more potential gen
4、etic benefits relative to their progenitors. Hybridization and polyploidization play a significant role in the evolution of higher plants. On the contrary, the arti -ficially synthesized allopolyploids are genetically unstable and fail to be used as crops. One reason for this situation may be that t
5、he allopolyploids innature are the products of natural selection and evolution and i t is difficult for human to repeat and per form the process in short periods.Key words:evolutionary,hybridization,invasive plants,polyploidization;1 杂交与进化遗传基因的改变和适应性反应在最终建立一些入侵物种中发挥重要作用。Abbott(1992)观察到,种间与非本地植物物种、有时
6、甚至是与外来入侵物种的杂交经常作为全新进化的刺激1。具体来说,他指出一个非本地物种与另一个(本地或非)物种的杂交会产生许多新的有性生殖的植物物种。在他给出的10个稳定同源或异源多倍体物种中,虽然一些物种的繁殖仍然局限在当地,但大多数物种已经成功的传播至远离它们本地的区域2,3。总共列举了代表12个科的28个例子,在入侵前并无杂交。这些入侵植物谱系被认为有着混合来源。例如金银花贝拉、月见草4wolfii 黄花月见草、加利福尼亚悬铃木 二球悬铃木5(英桐)。旧大陆或温带生态系统比起新大陆或热带生态系统不易受到生物入侵,入侵植物中起源地中海或中欧的最多6,7。对于这个观点的基本原理是,旧大陆物种在人
7、类干扰下有着更长时间的进化历史,尤其是农业干扰。事实上,旧大陆入侵物种数量的增加就像新大陆贸易的增加8。大部分例子也都是来自旧大陆。那么杂交是如何对入侵植物起作用9?我们很清楚不是所有的进化都会产生适应性增加的进化,但杂交在一定程度上可以诱导适应性进化10。甜菜(两年生植物)是种植在地中海附近的有性繁殖植物,它的种子也系附近野生甜菜种群的后代(一年生植物)。因此, 在北欧作为商业目的生长的甜菜种子杂交种子只是杂交种子的一部分。由此产生的杂交植物在形态学与作物相似,但它们的生长周期、抽薹 、开花、结实性略有差异,并且留下的木质部不能出售,事实上木质部会损害收获和加工器械11,12,13。固定杂种
8、优势:基因或生殖机制的稳定杂种性(如异源多倍性,永久的易位杂合性,不完全无配生殖、克隆传播)会固定优势杂种的基因型。农业和自然系统中存在很多杂种优势,但我们却惊奇地发现在适应性进化中固定杂种优势很少作为杂交的作用来刺激进化14。大多数的例子能够固定杂种优势都是通过不完全无配生殖基因型、永久易位杂合性(月见草)和克隆传播15。以下的人为活动可以提高杂交的可能性和形成新的有利于杂交衍生物的生态位(1)迁移16: 加上先前的隔离群体,人类作为迁移频率高、迁移距离远的物种已经成为生态位上显著的扩散载体,现代发达交通更加速了这一过程。(2)干扰:人类活动经常会造成生态干扰。安德森(1948)指出,在人类
9、或其他干扰条件下, 新的生态位比亲本所处的生态位更适合杂交。此外,史泰宾斯(1959)指出,干扰会使初次杂交发生的次数更多更频繁17。 与种间杂交一样,我们不知道是否所有的种内杂交都会造成入侵性的产生。可以假定一个最优水平的关联性,进行杂交实验得到最可能成为入侵性的基因型18。这种观点是类似用动态变化来解释一个最佳远交距离。来自不同源的不同种群杂交应该处于种群生态位相对较高的水平。例如澳大利亚车前叶蓝蓟,是一种有害杂草。这个物种不止一次有意或无意被引进澳大利亚,入侵地种群的遗传变异比在欧洲本土范围内生长的要高19。同样,比起源区欧洲和南非的雀麦,被引进到北美的雀麦种群,被发现有更多的种内遗传变
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