堇菜属两个不同倍性物种在不同光周期下的花型变化及形态差异

　　摘要： 光周期是诱导两型花发育的关键生态因子。堇菜属(Viola)物种紫花地丁(V. philippica)与早开堇菜(V. prionantha)为典型的两型闭花受精植物, 同一植株均可诱导开放花(chasmogamous flower, CH花)与闭锁花(cleistogamous flower, CL花)两种花型, 其中紫花地丁为二倍体, 早开堇菜为四倍体, 目前二者倍性与形态学的相关性尚不清楚。本研究以紫花地丁和早开堇菜为材料, 分别培养于10 h、12 h和16 h光照条件下, 利用染色体核型分析及显微观察等实验方法, 开展两个不同倍性物种在不同光周期处理下的花型响应变化研究。结果表明, 紫花地丁与早开堇菜分别有24条染色体(2n = 24)和48条染色体(4n = 48); 光周期虽调控这两种植物两型花的形成, 但同一光周期下的不同花型比例存在一定差异, 在短日照(10 h)与中日照(12 h)下, 早开堇菜开放花的比率低于紫花地丁, 而在长日照(16 h)下, 早开堇菜形成完全闭锁花, 紫花地丁仍保留少量偏向闭锁花的过渡闭锁花。因此, 倍性差异可能影响了两个物种不同光周期下的花型变化, 四倍体基因剂量效应可能会强化光周期信号调控响应。此外, 四倍体早开堇菜相对于二倍体紫花地丁, 营养与繁殖器官均较大, 且气孔孔径也较大, 而气孔密度较小, 这些特征可作为两个物种鉴定的辅助指标。该研究为堇菜属多倍体与繁育系统协同进化及物种鉴别研究提供了依据。