驯化对南瓜属植物花部性状及报酬的影响：野生与栽培种的比较研究

这篇综述通过比较南瓜属（Cucurbita）3个栽培种与3个野生近缘种的花部形态、花蜜及花粉特征，揭示了驯化过程对植物繁殖性状的差异化影响。研究发现驯化显著增大了花部形态特征（如花冠直径、花柱长度等），但花蜜糖分浓度、氨基酸组成及花粉营养性状（蛋白质、脂质含量）保持稳定，表明这些与传粉者互作密切的性状受协同进化而非人工选择主导。研究为理解驯化综合征（domestication syndrome）的非靶向效应提供了新视角。

　　

引言

植物驯化是以人类需求为导向的进化过程，传统研究多聚焦于果实和种子等直接利用性状。然而，驯化对花部性状（floral traits）和花报酬（floral rewards）的间接影响尚不明确。南瓜属（Cucurbita）作为美洲起源的重要作物，其5个驯化种经历了6次独立驯化事件，为研究驯化效应提供了理想模型。该研究通过比较3对野生-栽培近缘种（如C. pepo subsp. pepo vs. C. pepo subsp. fraterna），系统评估了花部形态、花蜜（nectar）及花粉（pollen）性状的差异。

材料与方法

实验在墨西哥米却肯州的同质园中进行，选取6个物种（3野生+3栽培）的280株个体，测量了16项花部形态指标（如花冠直径CD、花柱长度SL）。花蜜通过微量移液管采集，采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析糖分（蔗糖sucrose、葡萄糖glucose、果糖fructose），高效液相色谱（HPLC）检测17种氨基酸。花粉产量通过粒子计数器量化，并测定蛋白质（Bradford法）、脂质（Van Handel法）含量及蛋白脂质比（P:L）。

花部形态特征

驯化种的花部形态显著大于野生种。雌花中，栽培种的花冠直径（CD）比野生种平均增加40%（如C. moschata达104.03±14.76 mm vs. C. foetidissima 49.60±1.72 mm）。雄花亦呈现类似趋势，主成分分析（PCA）显示花冠长度（CL）和雄蕊长度（StL）是主要变异来源。值得注意的是，雌花的变异幅度更大，可能与驯化对果实发育的强化选择有关。

花蜜性状

驯化种的花蜜体积显著增加（如雌花中C. pepo subsp. pepo达107.45±48.79 μL，为野生种的3-5倍），但糖分浓度（40%-58%）和氨基酸组成无显著差异。蔗糖是主要糖类（占总量50%以上），而必需氨基酸如亮氨酸（Leu）和异亮氨酸（Ile）在雌雄花间存在差异，可能与雌花 nectar 的抗菌保护功能相关。

花粉特性

花粉产量和大小呈现种间差异但无驯化规律。例如，栽培种C. moschata产量最高（40,137±5872粒/花），而野生种C. foetidissima花粉粒径最大（148.75±5.19 μm）。蛋白质浓度（191-237 μg/mg）和P:L比（1.5:1-2:1）在野生与栽培种间高度保守，推测与专性传粉者——南瓜蜂（Eucera spp.）的营养需求有关。

讨论

研究揭示了驯化对花部性状的"不对称"影响：形态特征易受人工选择改造，而花报酬性状则受传粉互作的稳定选择维持。这种分化可能源于南瓜属与传粉者协同进化的"双重过滤"机制——形态扩大吸引传粉者，而营养守恒保障其访花效率。该发现为作物育种中平衡产量与生态功能提供了理论依据，强调在驯化研究中需关注非靶性状的进化权衡。