气候变暖对凤仙花(Impatiens oxyanthera)不同花期花性状及繁殖成功的异质性影响

本研究针对气候变暖如何影响植物繁殖性状的季节性差异这一关键科学问题，通过红外加热器模拟升温(+1.5°C)处理，系统考察了凤仙花(Impatiens oxyanthera)早、中、晚三个花期的花性状变化及繁殖输出。研究发现升温延迟开花物候、减少花数量、缩短花距长度并改变性状间相关性，但单果水平的繁殖成功率未受显著影响。该成果发表于《AoB PLANTS》，揭示了植物对中度变暖的缓冲机制，为预测气候变化下植物适应性进化提供新见解。

　　

随着全球气温持续上升，IPCC第六次评估报告预测未来20年全球平均温度将较工业化前水平升高1.5°C。这种变暖趋势对植物有性繁殖构成严峻挑战，特别是通过改变花性状表达和传粉者互作来影响繁殖适合度。凤仙花属(Impatiens)植物作为林下植被关键组分和气候变化敏感指示种，其长花期特性使不同开放时段的花朵面临差异化的生物与非生物环境压力。然而，目前关于升温如何通过改变花性状季节性表达来影响植物繁殖的研究仍存在空白。

为解决这一问题，Qiao Yan团队以中国特有种锐角凤仙花(Impatiens oxyanthera)为材料，在峨眉山海拔500-2500米的原生境附近建立控制实验。研究采用红外加热器(Kalglo Electronics)持续模拟1.5°C升温（空气温度平均升高1.524°C，土壤温度升高1.840°C），通过自动灌溉系统维持水分供应，遮阳网模拟原生光环境（透光率26.83%）。实验将整个花期（2023年8月17日至11月22日）均分为早、中、晚三期，系统测量了花部形态（包括旗瓣宽度、侧瓣宽度、花冠直径等）、花距特征（长度和弯曲度）、花蜜量、胚珠数等12项指标，并追踪单株开花物候和果实种子产量。

2 Impatiens oxyanthera under Warming

升温使开花始期延迟5.4天，单株花量减少35.685%，但未改变开花终期和花期持续时间。花距长度和弯曲度分别降低7.19%和4.77%，其中晚花期花距长度较对照显著缩短（p<0.05），而早、中期无差异。升温还改变了花性状间相关性网络，如早期花冠直径与花距深度的正相关在升温后消失。

Flower traits

晚花期花朵呈现"小型化"特征：旗瓣宽度较早期减少11.16%，侧瓣宽度减少12.72%，花冠通道深度和宽度分别降低12.45%和19.70%。值得注意的是，晚花期花蜜量反较中期增加29.92%，但胚珠数减少14.24%，表明资源分配策略从雌性功能向传粉奖励倾斜。

Plant reproductive success

尽管升温改变花性状，单果水平的繁殖参数（结实率、饱满种子数）未受显著影响。但季节性差异显著：中期果实饱满种子数较晚期多15.46%，未受精胚珠数少21.91%，反映晚期资源限制加剧。早期花冠直径与中期种子数呈负相关（y=11.972-0.243x，p=0.021），暗示大花可能降低传粉效率。

该研究首次揭示：1）升温对花性状的影响具有花期特异性，晚花期花距形态最敏感；2）植物通过调整资源分配策略（如增加晚花期花蜜奖励）维持繁殖输出；3）性状相关性网络的重构可能是应对环境变化的重要缓冲机制。这些发现为理解植物在气候变化下的适应性进化提供了新视角，特别是指出中度升温下植物可能通过表型可塑性维持繁殖适合度。研究结果对保护生物多样性、预测物种分布区变迁具有重要启示，也为观赏植物栽培中花期调控提供了理论依据。