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性选择是进化生物学中的核心力量，已被证明能够塑造动物的表型与种群动态。尽管这一选择力量在开花植物中日益受到重视，但理论预测，异配生殖（anisogamy）在获取额外配偶的适合度收益上产生了性别差异——这一模式在动物中得到了充分支持，但在植物中的检验仍然有限。植
性选择是进化生物学中的核心力量，已被证明能够塑造动物的表型与种群动态。尽管这一选择力量在开花植物中日益受到重视，但理论预测，异配生殖（anisogamy）在获取额外配偶的适合度收益上产生了性别差异——这一模式在动物中得到了充分支持，但在植物中的检验仍然有限。植物研究仅依赖遗传亲本分析（genetic parentage analyses）来估算配偶数量，从而混淆了获取配偶的表现与配子受精的成功率。传粉者增加了一个生态学层面，因为其行为与丰度能够影响对配偶及其配子获取的竞争。本研究通过结合对地熊蜂（Bombus terrestris）运动的直接观察与实验种群中的遗传父本分析（genetic paternity analyses），在雌雄同株植物芜菁（Brassica rapa）中解耦了性选择的连续阶段，从而独立估计了观察所得配偶数量（observational number of mates）与实现受精成功（realized fertilization success）。本研究的分析方法将花粉对胚珠的竞争确定为芜菁（B. rapa）性选择的主要舞台。对配偶获取的竞争构成次要力量，并且如经典理论所预测，在雄性相对于雌性生殖功能中表现更强。实验性降低传粉者丰度调节了授粉前与授粉后性选择之间的平衡，增加了对配偶获取选择的机会。忽略传粉者运动会导致对授粉前性选择的偏倚估计。本研究的发现表明，植物的性选择在多个连续的、由生态背景塑造的阶段中展开。
一、研究背景与问题
性选择是进化生物学的核心理论框架，用以解释动物界生殖策略的多样性。经典理论围绕配偶获取竞争展开，而现代发展已将其拓展至配子受精竞争阶段。在开花植物中，性选择研究同样关注授粉前（花粉向配偶传播）与授粉后（花粉竞争胚珠受精）两个阶段。然而，植物研究存在一个关键局限：此前对配偶数量的量化完全依赖遗传亲本分析，该方法将获取配偶的表现与配子受精成功混为一谈，无法独立区分授粉前与授粉后两个连续的选择阶段。此外，87.5%的被子植物依赖传粉者介导花粉传播，传粉者作为植物特有的第三方媒介，其行为与丰度可能深刻影响性选择的操作方式，但此前研究几乎未将其纳入考量。传粉者丰度的生态变化可能改变授粉前与授粉后性选择的相对重要性：低丰度下花粉运输受限，应强化授粉前配偶获取的选择压力；高丰度下柱头花粉量与多样性增加，可能加剧授粉后的花粉竞争。为检验这一假说，必须独立于花粉供体的受精能力，通过传粉者运动估算实际获取的配偶数量。
二、研究内容与主要结论
研究人员以雌雄同株植物芜菁（Brassica rapa）及其主要传粉者地熊蜂（Bombus terrestris）为研究系统，在16个实验种群中设置低、中、高三种传粉者丰度处理，通过花尺度的传粉者运动全程监测与种子遗传父本分析相结合，独立估算了观察配偶数量（授粉前阶段通过传粉者运动可能获取的配偶数）与遗传配偶数量（授粉后实际产生后代的配偶数），从而解耦了授粉前与授粉后两个连续的选择阶段。研究得出以下核心结论：第一，雄性繁殖成功的方差主要来源于配子受精能力（授粉后阶段），而非配偶获取数量；第二，基于观察配偶数量的Bateman梯度（Bateman gradients，即后代数对配偶数的回归斜率）显示，雄性生殖功能存在正向的配偶获取收益，而雌性功能在三种传粉者丰度下均无此关系，验证了经典异配生殖理论对性别角色的预测；第三，传粉者丰度降低显著增加了授粉前阶段配偶获取数量的方差，即提高了授粉前性选择的机会上限，但未影响授粉后阶段的选择指标；第四，仅依赖遗传亲本分析会高估授粉前性选择的贡献，并导致对生态因子效应的错误结论。该研究首次在植物中基于传粉者行为观察直接估算配偶获取数量，为理解植物性选择的多阶段性与生态依赖性提供了关键实证。
三、关键技术与方法
研究人员在法国蒙彼利埃的实验温室平台建立了16个实验种群，每个种群含10株芜菁（B. rapa）开花植株，分别暴露于1只（6个重复）、2只（6个重复）或4只（4个重复）地熊蜂（B. terrestris）的传粉者丰度处理中。传粉者以不同颜色油漆标记个体，研究人员实时口头记录每只传粉者在花尺度的访问轨迹（植株、茎、花位置），每次观察约30分钟，并使用BORIS软件转录。基于花粉携带量（pollen carry-over）假设（主分析设定为10朵花，并进行敏感性分析）从访问数据推断观察配偶数量。种子收获后，研究人员对160个亲本和1,193个幼苗进行八个核微卫星位点的基因分型，使用CERVUS 3.0.7软件进行父本分配（80%置信度），由此估算遗传配偶数量。统计分析在R 4.5.2中进行，包括混合效应模型、似然比检验、Tukey事后检验、Bateman梯度分析、机会选择指标（opportunity for selection）计算、繁殖成功方差分解，以及基于Morisita指数（Morisita's index）的繁殖偏斜（reproductive skew）比较。
四、研究结果
（一）虫媒植物的性选择特征
研究人员将雄性繁殖成功方差分解为观察配偶数量、每配偶访问花数、每花受精种子比例及配偶繁殖力等组分。结果发现，配子受精能力（授粉后表现）是雄性繁殖成功方差的主要驱动因素，而观察配偶数量尤其是每配偶访问花数贡献甚微。相比之下，仅基于遗传亲本分析的方差分解则将配偶获取数量识别为主要驱动因素，凸显了两种方法结论的差异。雌性功能方面，基于观察数据的分解显示授粉前组分贡献较小，主要方差来自配偶所授种子数（反映雌性繁殖力）；而基于遗传数据的分解则显示各组分贡献大致相当。Bateman梯度分析表明，在中、高传粉者丰度下雄性繁殖成功与观察配偶数量正相关，而雌性在任何处理下均无此关系，支持了雄性更强的配偶获取收益。两种性功能的繁殖成功互不相关，但观察配偶数量在中等和高丰度处理下呈正相关。
（二）传粉者丰度对性选择的影响
传粉者丰度处理显著增加了植株获得的总访问次数，并提高了雄性与雌性功能通过传粉者运动获取的观察配偶数量。然而，丰度增加并未影响花粉负载量、总繁殖成功、每配偶访问花数、植株自身访问花数及自交种子比例。与假说一致，传粉者丰度对授粉前性选择机会产生负效应：低丰度下观察配偶数量及每配偶访问花数的方差显著增加，而涵盖授粉后表现的指标（繁殖成功、遗传配偶数）不受处理影响。研究未发现传粉者丰度对雄性授粉后选择强度的处理效应。尽管观察配偶数量随丰度增加而增加，遗传配偶数量却不受影响，提示高丰度下授粉前占优势的花粉供体在授粉后阶段受到更强的筛选。繁殖偏斜分析显示，授粉前偏斜度低（花粉供体访问更均匀）时，授粉后偏斜度升高（受精成功更不均等），反之亦然，表明授粉后过程对授粉前过度代表的供体具有过滤作用，且该模式不受传粉者丰度处理影响。
五、讨论与结论
研究表明，芜菁（B. rapa）的性选择主要在授粉后阶段运作，配子受精能力是雄性繁殖成功的最大贡献组分；授粉前阶段仅在传粉者丰度降低、配偶获取可能性下降时重要性上升。研究首次在植物中提供了基于传粉者行为直接观察的性别特异性Bateman梯度估计，验证了经典理论关于雄性更依赖配偶获取的预测。仅依赖遗传亲本分析会人为强化Bateman梯度并导致雌性假阳性，因为遗传配偶数受限于可基因分型的后代数量。研究还发现，每配偶访问花数是性选择的次要组分，仅在传粉者丰度高时产生有限适合度收益，表明植物模块化结构（多花同时生产）并不排除配偶获取选择。传粉者丰度降低增加了授粉前配偶获取选择的机会，这引发了一个重要问题：持续的传粉者衰退是否可能强化这一选择组分，进而通过条件依赖性选择（condition-dependent selection）促进有害等位基因的全基因组清除，对植物种群动态产生潜在积极效应。研究同时指出，授粉后阶段的花粉供体过滤可能涉及花粉竞争与隐性雌性选择（cryptic female choice）的交互作用，现有数据无法区分二者。研究人员强调，授粉前与授粉后选择阶段的相对贡献并非物种的固定属性，而是受生态条件（尤其是传粉者丰度）的强烈调节。未来研究应结合传粉者监测与花粉标记技术，并在自然种群中利用大规模传粉者追踪方法验证这些发现。
