THE EVOLUTION OF PLANT SEXUAL DIVERSITY

ABSTRACT

Flowers, the reproductive organs of angiosperms (flowering plants), are more varied than the equivalent  structures of any other group of organisms. Because of this variation, interest in plant sexual diversity has a long and venerable history in biology. Linnaeus used variation in sexual structures of plants as the basis for his classification, Darwin wrote three volumes on plant reproductive biology and Fisher provided the  population-genetic principles for understanding the evolution of plant mating systems. However, despite this attention, it is still not obvious why flowering plants have evolved such extraordinarily diverse means to  achieve only one primary function — mating success. A central problem for evolutionary biologists is therefore to understand the selective forces that are responsible for the origins and maintenance of sexual diversity in flowering plants . Here, I review recent advances in our understanding of the evolution and functional significance of sexual diversity in flowering plants. Several developments make it an opportune time to explore this topic. First, a rich theoretical framework and new advances in genetics and molecular biology have meant that sexual systems have become a unique testing ground for both phenotypic and genetic models of natural selection1–3,as well as for phylogenetic analysis and comparative biology4–6. Second, because plants are so amenable to experimental manipulation, they can be exploited as model systems for testing adaptive hypotheses on the function of sexual traits7–9. Last, the recent unification of pollination biology and mating system studies10, two areas of  reproductive biology that remained separate for most of
the past century, has led to new experimental findings on the mechanisms that drive sexual diversification in
plants.

INTRODUCTION

perspective is crucial for understanding the evolution of plant sexual diversity, using SEXUAL POLYMORPHISMS as exemplars for this approach. I then discuss new findings about the evolution of sexual dimorphism from hermaphroditism (cosexuality) and the evolution of selffertilization from cross-fertilization, two major transitions among sexual systems in flowering plants. These transitions have arisen independently in numerous plant lineages, providing opportunities to search for general principles that can explain the origins of these two sexual systems. The key message of this review is that flowering plants show remarkable ecological and evolutionary lability in their sexual systems. The presence of this natural source of variation, combined with a knowledge of the genetic basis of sexual traits, provides biologists with outstanding opportunities to investigate general questions concerning the evolutionary biology of sex.

چکیده

گل ها، ارگان های تولید مثل زهره (گیاهان گلدار)، از ساختار معادل هر گروه دیگری از ارگانیسم ها متنوع تر هستند. به دلیل این تغییرات، علاقه به تنوع جنسی گیاهان دارای تاریخ طولانی و معتبر در زیست شناسی است. داروین در ساختار جنسی از گیاهان به عنوان مبنای طبقه بندی خود استفاده کرد، داروین سه عدد زیست شناسی تولید مثل را نوشت و فیشر اصول ژنتیکی جمعیت را برای درک تکامل سیستم های جفت گیری گیاهان ارائه داد. با این حال، با وجود این توجه، هنوز روشن نیست که چرا گیاهان گل سرخ چنین وسیله ای فوق العاده متنوعی برای رسیدن به تنها یک عملکرد اولیه – پیوند موفقیت آمیز است. بنابراین یک مشکل مرکزی برای متخصصان زیست شناسی تکاملی این است که درک نیروهای انتخابی که مسئول ایجاد ریشه و حفظ تنوع جنسی در گیاهان گلدار هستند را درک کنند. در اینجا، من پیشرفت های اخیر در درک ما از تکامل و اهمیت کاربردی تنوع جنسی در گیاهان گلدار را بررسی می کنیم. تحولات متعددی آن را زمان مناسب برای کشف این موضوع می سازد. اولا چارچوب نظری غنی و پیشرفت های جدید در ژنتیک و زیست شناسی مولکولی به این معنی است که سیستم های جنسی به عنوان یک زمین تست منحصر به فرد برای هر دو مدل فنوتیپ و ژنتیکی انتخاب طبیعی 1-3، و همچنین برای تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک و زیست شناسی مقایسه 4 – 6 تبدیل شده است. دوم، به دلیل اینکه گیاهان به دستکاری آزمایشی قابل انعطاف هستند، می توانند به عنوان سیستم مدل برای آزمون فرضیه های سازگاری بر عملکرد صفات جنسی مورد استفاده قرار گیرند. اخیرا، ادغام اخیر زیست شناسی گرده افشانی و مطالعات سیستم جراحی 10، دو زمینه زیست شناسی تولید مثل که برای بیشتر قرن گذشته به طور جداگانه باقی مانده است، یافته های تجربی جدیدی در مورد مکانیسم هایی است که باعث تنوع زیستی در گیاهان می شود.

مقدمه

چشم انداز برای درک تکامل تنوع جنسیتی گیاهی، با استفاده از پلیمورفیسم های سکسی به عنوان نمونه ای برای این روش حیاتی است. پس از آن من در مورد یافته های جدید درباره تکامل دیمورفیسم جنسی از هرمافودیتیسم (همجنس گرایی) و تکامل سلفریلیزاسیون از متقابل لقاح، دو انتقال عمده در میان سیستم های جنسی در گیاهان گلدار بحث می شود. این گذارها به طور مستقل در گیاهان متعدد گیاهی ظاهر شده است، و فرصت هایی برای جستجوی اصول عمومی فراهم می کند که می تواند ریشه های این دو سیستم جنسی را توضیح دهد. پیام کلیدی این بررسی این است که گیاهان گلدار نشان می دهد قابل توجهی در شرایط محیطی و تکاملی در سیستم جنسی خود. حضور این منبع طبیعی تنوع همراه با شناخت مبنای ژنتیکی صفات جنسی، متخصصان زیست شناسی را با فرصت های برجسته ای برای بررسی سوالات عمومی درباره زیست شناسی تکاملی جنس ارائه می دهد.

Year: 2002

Publisher : SPRINGER

By : Spencer C. H. Barrett

File Information: English Language/ 11 Page / size: 3.10 MB

Download

سال : 1381

ناشر : SPRINGER

کاری از : اسپنسر C. H. Barrett

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 11 صفحه / حجم : MB 3.10

لینک دانلود