雌雄异株与雌雄同株木瓜在生殖表型上的比较生殖生物学及适应性权衡

《Scientific Reports》：Comparative reproductive biology and fitness tradeoffs across reproductive phenotypes in dioecious and gynodioecious papaya

　　

摘要

木瓜（Carica papaya L.）具有多态的性别系统，包括雌雄异株和单性雌株两种类型，但其不同性别形态在繁殖适应性方面的差异至今尚未得到充分研究。本研究对四种具有商业价值的木瓜品种进行了全面分析，这些品种分别代表雌雄异株系（‘Ranchi Local’和‘TNAU Papaya CO-8’）与单性雌株系（‘F? Red Lady’和‘Arka Prabhat’），研究了其六种花型在受精前后的繁殖特性，这六种花型分别为雄花、雌花、缩短型长花、长花、五雄蕊花以及类雌蕊五雄蕊花。研究测定了每个花药的花粉产量、活力、离体萌发率、花粉大小、开花时间、花药开裂时间以及柱头可接受期长度，同时还分析了受精后的相关参数，如胚珠成熟期、胚珠退化比例、结果期以及可育种子形成率。雄花的花粉产量最高，为每朵花药11,396–11,802粒，且花粉活力（71–75%）和萌发率（63–68%）也最优；而两性花型的繁殖适应性则依次递减，顺序为RE＞EL＞PA＞CP。类雌蕊五雄蕊花的花粉产量比其他类型低39–45%，花粉活力低66–68%，胚珠退化程度最高（24–26%），可育种子形成率最低（46–51%）。雌花则具有较长的柱头可接受期（66–73小时），胚珠退化程度最低（16–18%），种子形成率最高（59–69%）。相关性分析表明，花粉的各类特性与种子产量之间存在正相关关系，而胚珠退化及繁殖时间延迟则与繁殖成功率呈负相关。这些研究结果明确了木瓜不同性别形态之间的繁殖适应性差异，为育种、品种选择以及理解木瓜性别系统多样性的进化意义提供了定量参考数据。