植物多倍体频率对传粉网络结构的生态调控机制研究

《Frontiers in Plant Science》:The role of plant polyploidy in the structure of plant-pollinator communities

【字体: 时间:2026年02月11日 来源:Frontiers in Plant Science 4.8

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  本文通过整合325个植物-传粉者互作网络数据,首次在大尺度上揭示了多倍体频率与传粉网络结构的关联规律。研究发现多倍体丰度与网络嵌套性(nestedness)呈正相关,与模块化(modularity)呈负相关,该关联部分由自交亲和性(self-compatibility)和花形态特征介导。研究为理解基因组加倍(WGD)对生物互作网络的影响提供了新视角。

  
引言
多倍体作为植物进化的重要驱动力,其全基因组加倍(WGD)事件在现存开花植物中占比约35%。尽管多倍体对非生物生态位的影响已有较多研究,但其对传粉等生物互作的影响仍不明确。本研究通过整合全球植物-传粉者网络数据、倍性信息、生殖性状和气候因子,系统探讨多倍体频率与网络结构的关联机制。
材料与方法
研究团队构建了包含325个加权传粉网络的大规模数据集,涵盖5,054个传粉者类和1,527个植物物种。通过计算网络连接度(connectance)、嵌套性(nestedness)、模块化(modularity)和鲁棒性(robustness)四大指标,结合路径分析解析多倍体频率(%PP)、自交亲和性频率(%SC)和花限制性频率(%Restrictive)的直接/间接作用。气候数据采用WorldClim数据库的BIO4(温度季节性)等指标。
结果
  1. 1.
    多倍体频率与网络嵌套性显著正相关(r=0.151, p=0.006),与模块化负相关(r=-0.147, p=0.008)
  2. 2.
    路径分析显示多倍体通过降低自交亲和性频率(系数-0.20)和花限制性频率(系数-0.375)间接影响网络结构
  3. 3.
    降水季节性(BIO15)直接负向影响连接度和鲁棒性
  4. 4.
    多倍体频率对网络抗灭绝能力无显著影响
讨论
多倍体富集网络呈现"高嵌套-低模块化"特征,反映其更趋向泛化传粉策略。这种结构变化可能源于多倍体的gigas效应(花器官增大)或传粉环境对多倍体建群的筛选作用。值得注意的是,气候因子与植物性状的交互作用表明多倍体-传粉网络的关联具有环境依赖性。研究为理解基因组加倍对群落水平的生态效应提供了新证据。
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