植物学专业论文-植物交配系统多样性及进化意义

目录

1 引言 (1)

2 植物交配系统研究的历史过程

2.1 观察比较时期 (2)

2.2 模型系统发展 (2)

2.3 电泳, 同工酶标记等技术应用 (2)

3 物交配系统的主要原理与研究内容

3.1 植物交配系统概念发展 (3)

3.2 植物交配系统分类

3.2.1交配系统分类 (3)

3.2.2 植物交配系统分类 (3)

3.3 植物交配系统多样性分析

3.3.1 自交

3.3.1.1 自花授粉 (4)

3.3.1.2 近交衰退 (5)

3.3.1.3 自交不亲和 (6)

3.3.2 异交

3.3.2.1异花授粉 (6)

3.3.2.2 远交衰退 (7)

3.3.3 混合交配 (7)

4 植物交配系统的研究方法及应用

4.1 观察比较法 (8)

4.2 理论模型法 (8)

4.3 分子实验法 (9)

4.4 亲本分析法 (9)

5 植物交配系统的进化意义

5.1 植物交配系统的变异与进化 (9)

5.2 植物交配系统的进化意义

5.2.1 交配系统与花期性分配 (10)

5.2.2 交配系统与花期繁殖分配 (10)

5.2.3 交配系统进化与资源分配对策 (10)

6结语 (11)

致谢 (11)

参考文献 (12)

植物交配系统多样性及进化意义

摘要：植物是地球上的主要生产者，植物交配系统复杂多样，几乎影响着地球上整个生命界的演变过程。本文结合基本概念和技术方法，主要从横向（多样性）和纵向（进化意义）两个方面考察了植物交配系统，以期望能给相关科学研究带来新的思路。

关键词：交配系统；多样性；进化意义

1 引言

植物是地球上一切生命形式的动力之源, 没有植物，地球上将是一片死寂; 植物的多样性及数量直接或间接地影响着其他物种的生存和灭绝。交配系统是指包括某生物有机体中那些控制配子如何结合以形成合子的所有属性。高等植物的交配繁殖方式比较复杂多样, 一直是遗传学和生态学研究的重点。早在达尔文时代中, 交配系统及作用于交配系统的选择力量就在进化理论中占着重要地位。植物交配系统方面的信息, 对植物遗传育种, 濒危植物物种的资源保护，植物多样性利用和保护, 植物生理生殖, 植物生态, 植物进化等相关研究具有重要的理论指导作用。对交配系统的研究经历了从最初的宏观观察积累时期, 到20世纪60年代的理论模型发展时期, 最后到现代的微观电泳及分子技术应用时期, 一共三个阶段。伴随着技术方法上的进步发展，人们对交配系统的理论认识逐渐深入，对交配系统的应用逐渐扩宽。但由于交配系统的概念与其他相关概念之间有一定的重叠和相似，且不同学者对交配系统的定义的认识存在差异。于是迄今为止, 关于交配系统的研究大多是仅限于单一交配繁殖方式方面的认识或应用, 对交配系统的多样性方面的研究尚未见报道. 本文将首次从横向(多样性), 和纵向(进化意义)两个维度来考察植物交配系统，并纵观历来学者的研究成果, 这样可以加强我们对交配系统概念, 分类和多样性等方面的理论知识的认识，以期望利于进一步将实践联系基础理论知识, 并结合新时期分子生物技术方法发展的新动向，为将来的课题启发新的研究思路。

2物交配系统研究的历史过程

18世纪初期，人们主要从传粉模式和繁育系统两个方面来研究植物生殖问题，且这两个领域的研究是分别进行，各自独立发展的。20世纪40年代以后，传粉生物学研究开始关注传粉对生殖的影响。而交配机会取决于花粉传递，故了解传粉模式对研究有花植物交配系统是至关重要的。进一步发展的基因流研究使两者得以统一，从而成为一种连续的，动态研究，并有一定的定量化。随后凝胶电泳等分子技术的应用，使对自交率的估计比先前借助形态学的定性观察所得出的估测结果更精确客观，更有信服力。实验的定量化，克服了先前依据形态特征评价雌雄配子对有性生殖后代的相对贡献率时所产生的主观误差。目前，交配系统学在传统传粉生物学和遗传学的基础上，结合新发展起来的相关技术，已逐渐发展成为一门新兴的综合性学科。总的来说，植物交配系统的研究经历了3个时期: 观察积累期，模型发展期，分子技术运用期。

2.1 观察比较时期

Fryxell总结前人的观察实验结果，依据形态学观察和自花不孕实验，对1200多个植物类群的交配系统进行了归类，其中偶尔也有来自栽培实验个体的标记位

点分离的证据资料。极少数有关定量的估测多以农作物，园艺植物和实验种群为对象。

2.2 模型系统发展

20世纪60年代，植物种群遗传学（即植物交配系统生物学）中兴起一个新学派——Davis学派。该学派重点研究近交为主的植物，并构建了精确的微进化动态模型来解释近交种群中过去一直未引起人们注意的多态现象。近交（自交）种群偶尔会发生极少数的异交，这对种群的进化是很必要的，故准确估测异交率也很重要。Fyfe和Bailey提出一种估测异交率的方法，即选择控制形态形状的显性-隐性等位基因系统，统计亲本和自由授粉的子代种群中显, 隐性个体数, 用最大似然性估计来估测异交率或固定指数，该法自提出后就被广泛应用，目前已得到了多方的完善和发展。但此法基于的形态标记位点有两个缺陷：显性表达问题，及自然选择作用。随后发展起来的分子技术避免了这两个问题，从而使交配系统的研究进入了新时期。

2.3 电泳, 同工酶标记等技术应用

70年代后，随着同工酶技术的成熟应用，依靠同工酶标记位点，植物交配系统的研究开始以定量为主，达到了一个高峰时期。同工酶作为遗传标记位点与形态位点相比有许多优点：（1）同工酶多态性普遍存在，易于检测分析；（2）等位基因间是共显性的；（3）环境影响小，检测结果更准确。随后发展起来的微卫星技术更有优势：它不仅具有共显性特点，而且其多态性也比同工酶丰富很多。因此，近交种，远交种,自然种群及实验种群等越来越多的种类通过该技术被加以研究。

目前，借助于分子技术，及其他相关学科的发展成果，植物交配系统的研究取得了很大的进展，特别是在国外。同时我国也开始将植物交配系统的理论知识广泛应用于遗传育种，种质资源的保护，生态区的维持，及种子园构建维护等各领域。

3物交配系统的主要原理与研究内容

交配系统是指包括某生物有机体中那些控制配子如何结合以形成合子的所有属性。简单地说，就是关于谁与谁交配以及它们的交配方式和频率大小。植物交配系统主要考虑两方面的内容，即种群的自交率和异交率以及亲本的繁殖贡献率。

植物交配系统研究涉及从传粉到种子形成的过程，包括传粉,花粉-柱头亲合性，花粉竞争以及基因流, 异交率，自交率等。通常将异交率作为交配系统的特征指数, 因此，异交率的定量估测是交配系统研究的核心工作。植物交配系统研究的传统方法是基于花的形态分析，杂交实验及对传粉者行为的观察；后来，随着实验方法和技术的发展进步，开始了电泳及分子分析，从而使原来的定性实验发展到更为精确实用的定量研究。

3.1 植物交配系统概念发展

众所周知，植物一般采用有性生殖和无性生殖两种方式繁殖后代。但在对植物生殖方式的研究中，历来学者对植物繁育系统和交配系统的概念的理解一直存在分歧. 经典的繁育系统的概念由Heywood建立, 他提出繁育系统是指控制种