传代效应在不同环境中的元分析和实验研究

论文摘要

本论文主要分为两部分,第一部分是传代效应的元分析（Meta-analysis）,另一部分是传代效应的实验研究验证。传代效应指亲本经历的环境对子代表型的影响。近年来,传代效应在波动环境中的适应性引起了广泛的关注。然而前人的研究发现传代效应的大小和方向存在诸多不一致之处,即这种效应会随着具体的研究情境（如环境、研究对象）不同而发生变化。为了总结前人研究的结果,本研究开展了传代效应的元分析,收集整理了基于动植物的研究共142篇,涉及1 14个物种,总计1 175个效应值。元分析的结果表明:当亲代能够预测子代环境时,传代效应可以提高子代的表型,主要体现在一年生植物和无脊椎动物这两类世代周期短、扩散距离有限的生物类群中。而传代效应只能提高脊椎动物在中性环境的表现。在所有环境类型中,多年生植物的传代效应都较弱。生物类群间传代效应的差异,可能与它们的扩散能力和生活史对策相关。脊椎动物由于扩散能力强,可以躲避逆境,因此无需应对逆境的传代效应。而多年生植物由于世代周期长,可以通过加强代内表型可塑性维持个体适合度。这项研究还发现,传代效应可以连续提高三个子世代的表型,且效应值在不同子世代间没有显著差异,说明传代效应不是短暂的,具有一定的稳定性。综上,元分析结果表明传代效应广泛的存在于动植物中,且能够在波动环境中提高生物的表型,可能具有普遍的适应意义。上述元分析的结果显示,传代效应在不同环境中均可提高一年生植物的表现。为了验证这一结论,实验选取了世代周期短的一年生植物拟南芥（A rabidaplis thaliana）,并开展了传代效应响应不同环境的实验研究。实验同时对拟南芥响应不同环境的传代效应是否具有遗传基础这一科学问题展开研究。亲代选取了 14种生态型和11种环境处理,子代全部放置于相同的对照环境中培养,亲代和子代共2016株拟南芥,观察环境和生态型对代内和代间表型可塑性的影响。研究发现,传代效应的大小是由遗传决定的,并且遗传决定的传代效应不是随机的。结果发现,14种生态型属于三种生活史类型:初夏型、夏末型和越冬季型。初夏型的生态型,其少生长季短,传代效应较弱,倾向于延迟开花;而夏末和越冬型的生态型,其生长季较长,传代效应较强,倾向于提前开花。当生长季较长时,提前开花可以通过增加繁殖投入来提高子代的适合度,而生长季较短时,繁殖前的营养生长受到生长时间的限制,过早开花可能因繁殖开始时个体过小而导致适合度的降低,相反推迟开花可能是更好的应对策略。研究还发现传代效应生态型间的差异和拟南芥原产地的地理及气候因子相关。本论文从元分析和拟南芥传代效应的实验验证两方面得出传代效应具有普遍适应意义;并且传代效应的差异可以由扩散能力、世代周期和遗传背景这些系统因素解释;元分析结果显示传代效应能够多世代持续。本研究首次用系统因素解释了不同生物类群间传代效应的差异,也为未来传代效应的研究提供了新的思路。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 殷俊杰

导师: 张原野

关键词: 传代效应,波动环境,元分析,亲本效应,表型可塑性

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 厦门大学

分类号: Q14

总页数: 87

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标签：传代效应论文;  波动环境论文;  元分析论文;  亲本效应论文;  表型可塑性论文;