入侵性克隆水生植物Butomus umbellatus（Butomaceae）种群中广泛存在的基因型一致性的原因及其后果

《Biological Invasions》：Causes and consequences of widespread genotypic uniformity among populations of the invasive clonal aquatic plant Butomus umbellatus (Butomaceae)

入侵的欧亚水生植物Butomus umbellatus沿加美边境扩张，其北美种群虽含三个二倍体基因型但缺乏基因多样性。研究揭示气候不匹配（发芽适温30-35℃远高于北美适应区）和克隆扩散导致的近交衰退（有性后代生长缓慢且块茎产量低）共同抑制有性繁殖。建议通过控制块茎扩散、限制向温暖区域入侵及阻隔其他二倍体基因型自然化来管理该物种。

　　

摘要

在过去的一个世纪里，欧亚克隆水生植物Butomus umbellatus沿着加拿大-美国边境进行了入侵。尽管似乎存在三种入侵的二倍体基因型，但之前的遗传分析发现，在引入的种群内部或之间几乎没有基因型变异。来自外来种群的二倍体能够产生大量的可存活种子和无性繁殖的球茎，然而遗传证据表明种子传播并不成功。在这里，我们研究了限制有性繁殖的两个潜在因素：（1）原生范围和引入范围之间的气候不匹配，这阻碍了外来种群中的种子萌发和幼苗建立；（2）猖獗的克隆传播导致有性后代高度近亲繁殖，从而通过近交衰退抑制了种子的传播。广泛的基因型一致性得到了证实，因为无论是种群内部、种群之间还是假定的不同克隆基因型之间的实验杂交后代，其表现都不优于自交后代。在生长室中，种子萌发在30°C和35°C时最快，在30°C时达到最高水平，这一温度可能是北美二倍体起源地的原生区域所经历的温度，但远高于外来种群可能经历的温度。通过有性重组产生的后代在两种水深条件下生长较慢，并且产生的球茎数量少于它们所衍生的自然化克隆基因型。我们的结果表明，不利于萌发的条件以及有性后代表现出的近交衰退共同导致了外来种群中缺乏有性繁殖的现象。管理措施应针对球茎的产生进行干预，限制B. umbellatus向温暖地区的扩散，并防止其他二倍体基因型在北美自然化。