季节变化对聚果榕-榕小蜂互利共生系统生长与繁殖的影响

榕属植物及其传粉昆虫榕小蜂是自然界协同进化的经典模型,榕果内雌花资源如何分配一直是备受关注的问题。为验证季节变化对榕树-榕小蜂互利共生系统生长与繁殖的影响,该研究以西双版纳地区的聚果榕(Ficus racemosa)为材料,分析了季节变化对榕果大小、自然进蜂量以及榕树-榕小蜂繁殖的影响,并利用人工控制性放蜂实验和模型拟合,探讨榕果最适进蜂量及不同季节进蜂量对雌花资源分配的影响。结果表明:季节对榕果直径有显著影响,雨季的榕果直径显著小于干热季和雾凉季;不同季节的自然进蜂量也有显著差别,苞片口对调节进蜂数量有重要作用;季节对榕树-榕小蜂繁殖分配也有影响,雾凉季产生的种子数量和榕小蜂数量均最多;同时人工控制实验和二次抛物线模型拟合结果表明,母代雌蜂数量与种子及榕小蜂后代数量均呈抛物线关系,雌蜂数量过多或过少都对榕树-榕小蜂的繁殖不利,自然进蜂量与拟合的最优进蜂量基本一致。研究结果说明榕果进化出了适应西双版纳地区季节变化的繁殖策略。     

高榕雌花期传粉榕小蜂和欺骗性小蜂的繁殖特点

榕树及其专一性传粉榕小蜂组成了动植物界最为经典的协同进化关系,传粉榕小蜂演化出欺骗性是非常罕见的。在雌雄同株的高榕隐头果内,共存着一种传粉榕小蜂Eupristina altissima和一种欺骗性的小蜂Eupristina sp.,两种小蜂在雌花期进入隐头果内繁殖,但有不同的繁殖特点。对比研究了两种小蜂从成虫羽化到产卵和传粉这个阶段的雌蜂个体大小、孕卵量及繁殖差异,结果表明:羽化期两种雌蜂的平均个体小,经飞行小个体的雌蜂易死亡,大个体雌蜂到达接受树,但通过苞片通道,一些个体较大的传粉榕小蜂被夹死导致进入果腔的雌蜂相对小,而欺骗性小蜂易通过苞片以至进入果腔的雌蜂个体较大。两种未产卵雌蜂均表现为个体大者孕卵量较多,但两种雌蜂的平均孕卵量没有差异。即使有充足雌花资源产卵,两种雌蜂均未产完所有卵,产卵后两种雌蜂卵巢中的卵量均显著减少,遗留下的卵量两种小蜂间没有差异。传粉榕小蜂只有部分个体传完所携带花粉,并表现为传粉越成功的雌蜂,产卵越多。存在种内竞争时,两种小蜂的产卵量均减少,传粉榕小蜂的传粉效率也降低。在种间竞争背景下,欺骗性小蜂产卵更成功,传粉榕小蜂的产卵和传粉量均受到极大抑制。研究结果说明雌花期隐头果内传粉榕小蜂只适量利用雌花资源产卵繁殖后代,更有效地传粉繁殖榕树种子,这可能是维持榕-蜂互惠系统稳定共存的重要机制之一;欺骗者稳定存在需降低与传粉者的直接竞争,而欺骗者和传粉者分散在不同果内,甚至是不同的树上繁殖是理想的繁殖策略。     

西双版纳鸡嗉果榕小蜂繁殖和传粉行为

鸡嗉果榕 Ficus semicordata Buch.-Ham.ex J. E. Sm.是西双版纳地区常见的榕属植物,它是热带雨林生态系统中的一类先锋树种,当热带雨林被破坏后,它最先在林缘、沟谷和路边迅速生长起来,是热带和亚热带地区森林生态系统恢复初期一类重要物种。在西双版纳通过不同样地定树、定期生态学观察和室内剖查不同生长时期的鸡嗉果榕隐头果的方法,对榕小蜂繁殖和传粉行为进行了研究,结果表明,鸡嗉果榕雌雄异株,在西双版纳一年结2～3次隐头果,雌株隐头果内小花由榕小蜂传粉后产生种子。雄株则产生雄花和中性小花,中性小花专门供给传粉小蜂产卵繁殖后代。鸡嗉果榕小蜂Ceratosolen gravelyi Grandi是鸡嗉果榕唯一的传粉昆虫。传粉小蜂的雄蜂比雌蜂早羽化30～90 min,一部分雄虫羽化后,在虫瘿上爬动寻找雌蜂寄生的瘿花,一找到雌蜂寄生的瘿花,就咬破虫瘿的一个小口,把生殖器伸进瘿花与雌蜂交配,一部分雄蜂则在果肉上咬出蜂口。雌蜂交配后,顶大交配孔出蜂爬到雄花区采集花粉,然后,飞出寻找鸡嗉果榕雌花期的嫩隐头果传粉和繁殖后代。到鸡嗉果榕雌株传粉的小蜂能飞翔300～500 m,进果腔传粉行为长达5～27 h,传完粉3～5 h在果腔内死亡。到雄株上繁殖的小蜂一般飞翔在20～100 m左右近距离寻找嫩隐头果,进果腔产卵,每只小蜂在无干扰的情况下可产400多粒卵。除传粉榕小蜂外,在鸡嗉果榕雄株隐头果上还有4种植食、造瘿和复寄生等非传粉小蜂,它们对传粉小蜂的种群繁衍影响很大,常使传粉小蜂的种群数量降低25～70%。每个隐头果内进传粉小蜂量多少对鸡嗉果榕和榕小蜂繁殖有关,最佳进蜂量为3只,高或低于最佳进蜂量对鸡嗉果榕树和它的传粉小蜂繁殖均不利。     

聚果榕传粉榕小蜂传粉与产卵之间的权衡

【目的】榕树(Ficus)依赖专性榕小蜂(Agaonidae)传粉,同时为传粉榕小蜂提供繁衍后代的场所,两者形成动植物间经典的协同进化关系。在雌花期果内,榕小蜂需在有限的存活时间内完成传粉和产卵,而传粉榕小蜂如何在传粉与产卵之间进行权衡仍然是悬而未解的问题。本研究旨在明确传粉榕小蜂——一种栉颚榕小蜂Ceratosolen sp.在雌雄同株的聚果榕Ficus racemosa雌花期果内的行为活动及繁殖模式。【方法】借助测微尺测量聚果榕榕果雌花花柱长度与传粉榕小蜂(Ceratosolen sp.)产卵器长度,通过显微视频记录传粉榕小蜂在雌花期果内搜索、传粉及产卵行为;结合单果控制性引蜂试验,测定不同阶段榕小蜂个体大小、孕卵量、携粉量,以及雄花期最终繁殖的榕小蜂后代和榕果种子数量。【结果】聚果榕雌花花柱长度存在树间变异,榕小蜂产卵器长度比绝大多数的雌花花柱长,说明该小蜂可以产卵于大部分的雌花子房里。通常个体大的榕小蜂孕卵量更多,但个体大小与携粉量之间相关性不显著。观察发现,榕小蜂进入雌花期榕果内,前6 h集中产卵,可产下孕卵量的95%,平均搜索用时27 s,产卵用时46 s,此期间传粉行为少见,花粉筐中携带花粉量亦无明显变化;榕小蜂进果后6-24 h,主要执行传粉,其行为主动,连贯高效,单次传粉用时平均为2 s,最终可传完携粉量的80%。控制引蜂试验也证实榕小蜂进入榕果内前6 h主要执行产卵繁殖后代,之后6-24 h主要执行传粉以繁殖榕树种子。【结论】在雌雄同株的聚果榕雌花期榕果内,榕小蜂先产卵、后传粉。本研究首次展示了传粉榕小蜂在聚果榕雌花期榕果内的产卵和传粉行为,并获得与行为相匹配的产卵量和传粉繁殖量,反映了具主动传粉行为的榕小蜂在传粉和产卵之间存在时间和数量上的权衡。     

聚果榕传粉榕小蜂传粉与产卵之间的权衡

【目的】榕树(Ficus)依赖专性榕小蜂(Agaonidae)传粉,同时为传粉榕小蜂提供繁衍后代的场所,两者形成动植物间经典的协同进化关系。在雌花期果内,榕小蜂需在有限的存活时间内完成传粉和产卵,而传粉榕小蜂如何在传粉与产卵之间进行权衡仍然是悬而未解的问题。本研究旨在明确传粉榕小蜂——一种栉颚榕小蜂Ceratosolen sp.在雌雄同株的聚果榕Ficus racemosa雌花期果内的行为活动及繁殖模式。【方法】借助测微尺测量聚果榕榕果雌花花柱长度与传粉榕小蜂(Ceratosolen sp.)产卵器长度,通过显微视频记录传粉榕小蜂在雌花期果内搜索、传粉及产卵行为;结合单果控制性引蜂试验,测定不同阶段榕小蜂个体大小、孕卵量、携粉量,以及雄花期最终繁殖的榕小蜂后代和榕果种子数量。【结果】聚果榕雌花花柱长度存在树间变异,榕小蜂产卵器长度比绝大多数的雌花花柱长,说明该小蜂可以产卵于大部分的雌花子房里。通常个体大的榕小蜂孕卵量更多,但个体大小与携粉量之间相关性不显著。观察发现,榕小蜂进入雌花期榕果内,前6 h集中产卵,可产下孕卵量的95%,平均搜索用时27 s,产卵用时46 s,此期间传粉行为少见,花粉筐中携带花粉量亦无明显变化;榕小蜂进果后6-24 h,主要执行传粉,其行为主动,连贯高效,单次传粉用时平均为2 s,最终可传完携粉量的80%。控制引蜂试验也证实榕小蜂进入榕果内前6 h主要执行产卵繁殖后代,之后6-24 h主要执行传粉以繁殖榕树种子。【结论】在雌雄同株的聚果榕雌花期榕果内,榕小蜂先产卵、后传粉。本研究首次展示了传粉榕小蜂在聚果榕雌花期榕果内的产卵和传粉行为,并获得与行为相匹配的产卵量和传粉繁殖量,反映了具主动传粉行为的榕小蜂在传粉和产卵之间存在时间和数量上的权衡。     

木瓜榕传粉生物学

 木瓜榕（Ficus auriculata Lour.）是雌雄异株植物,它只有通过大果榕小蜂（Ceratosolen emarginatus Mayr）传粉才能获得有性繁殖,大果榕小蜂也仅在木瓜榕雄果内产卵才得以繁衍后代。经两年来的实验和研究结果表明：木瓜榕繁殖能力在不同季节随进蜂量的多少而变化,雌树在4月和11月出现的两次结果高峰期与进蜂量最多的时期相遇;同时雄树与雌树在11月挂果高峰期重叠,导致该期进入雄果产卵的雌蜂量减少,进蜂量高峰推迟到部分雄果成熟、只有稀少接受果的3月下旬和4月上旬。木瓜榕在与大果榕小蜂互惠共生的进化历程中,逐渐完善了自身保证远交的繁殖机制,它们在不同程度上受到雌雄异熟、雌雄异株和短花柱雌花不亲和3种机制的共同作用。温湿度对大果榕小蜂访果行为有明显的影响,在温湿度变化缓和的早晚,有利于榕小蜂出行,雌蜂访果最为频繁。大果榕小蜂活动最佳的温湿度是：温度20～24 ℃之间、湿度85%～93%之间;温度高于29 ℃、湿度低于58% 或风雨天均不利于该蜂出行活动。榕小蜂日活动高峰的出现先后在不同季节略有差异,高温高湿的夏季榕小蜂活动出现早,7∶40达高峰;秋季榕小蜂活动推迟,高峰出现在11∶00;干凉的冬季最晚,13∶00才到达高峰。通过人工套袋、放蜂传粉试验,平均进8头的隐头果传粉效率最高,单果平均种子数量为11 247粒,结实率50.8%,未受精的败育花8 207朵;平均进蜂4头以下或10头以上的隐头果,由于花粉量不足或者雌蜂争夺资源的损伤使种子量下降,平均结实率分别达37.2% 和44.4%;放蜂试验结果与大量调查自然界中每果进蜂量和结实率的结果一致。     

榕-蜂互惠关系中榕树对未传粉榕小蜂的惩罚效应

为验证榕树与其传粉榕小蜂这一严格的、一对一的互利共生系统中是否存在寄主惩罚效应,作者于2007年在云南省西双版纳热带植物园中对雌雄同株的垂叶榕（Ficus benjamina）进行了单果放蜂实验。将为垂叶榕传粉的榕小蜂（Eupristina koningsbergeri）处理成带粉和不带粉的两组,每组又分一只和两只两个水平,分别放进单个隐头花序果中。结果发现：没有传粉榕小蜂进入的隐头花序果会很快终止发育并脱落;而在放了传粉榕小蜂的隐头花序果里,除少数几个放一只不带粉的外,隐头花序果基本都能完成其生活史。但是,带粉雌蜂繁殖的后代小蜂数量显著高于没有带粉的雌蜂,特别是在放两只蜂的处理中。研究结果说明传粉榕小蜂的主动传粉对其繁殖不是必需的,但是主动传粉能增加其繁殖成功的几率。这些结果预示着寄主惩罚效应在榕-蜂互惠系统中发挥着作用。     

西双版纳热带雨林对叶榕传粉生物学

研究了西双版纳热带雨林地区雌雄异株植物对叶榕(Ficus hispida L.)的生物学、传粉物候学以及榕小蜂(Ceratosolen solmsi marchali Mayr)的传粉和繁殖行为.研究结果表明:雌雄异株的对叶榕与其他雌雄同株的榕属植物不同,它的种子形成与传粉者有着更为复杂的相互关系.对叶榕一年结隐花果6～8次,结果高峰期4～5次,其中雄性植株仅产生花粉和孕育榕小蜂,而雌性植株(无雄蕊)则需榕小蜂带花粉进入隐花果内,进行传粉授精,使之发育成种子.对叶榕的成熟花粉不能从花药开裂处自行散发出来,必须由榕小蜂采集才能散落.榕小蜂雌蜂羽化、交配后,找到雄花区,用足、触角、口器在推动中采集花粉.雌蜂飞出熟榕果找寻雌株或雄株榕树上的幼嫩隐花果,一般需3～67 min;一部分雌蜂在雄株中寻找幼嫩的隐花果,进去产卵繁殖,另一部分雌蜂则寻找雌株雌花期嫩隐花果进去传粉.雌蜂在雌株榕树的隐花果内传粉时间为15～23 h,在雄株榕树的隐花果内产卵时间为6～9 h.对叶榕小蜂在雌株上进入单个隐花果的数量多少关系到雌花结实率;观察表明,每个隐花果最佳进蜂数为2头;榕小蜂传粉后榕树成熟种子形成率在54.1%～82.5%之间,平均为73.8%;而在雄株上雌蜂进蜂数量则关系到榕小蜂在隐花果内的产卵率,每个隐花果最佳进蜂数为3～4头,产卵率在72.3%～93.8%之间,平均为84.4%.     

西双版纳热带雨林对叶榕传粉生物学

研究了西双版纳热带雨林地区雌雄异株植物对叶榕（Ficus hispida L.）的生物学,传粉物候学以及榕小蜂（Ceratosolen solmsi marchali Mayr）的传粉和繁殖行为,研究结果表明：雌雄异株的对叶榕与其他雌雄同株的榕属植物不同,它的种子形成与传粉有着更为复杂的相互关系。对叶榕一年结隐花果6～8,结果高峰期4～5次,其中雄性植株仅产生花粉和榕育榕小蜂,而雄性植株（无雄蕊）则需榕小蜂带花粉进入隐花果内,进行传粉授精,使之发育成种子,对叶榕的成熟花粉不能从花药开裂处自行散发出来,必须由榕小蜂采集才能散落,榕小蜂雌蜂羽化、交配后,找到雄花区,用足、触角、口器在推动中采集花粉,雌蜂飞来熟榕果找寻雌株或雄株榕树上的幼嫩隐花果,一般需3～7min;一部分雌蜂在雄株中寻找幼嫩的隐花果,进去产卵繁殖,另一部分雌蜂则寻找雌株雌花期嫩隐花果进去传粉。雌蜂在雌株榕树的隐花果内传粉时间为15～23h,在雄株榕树的隐花果内产卵时间为6～9h,对叶榕小蜂在雌株上进入单个隐花果的数量多少关系到雌花结实率;观察表明,每个隐花果最佳进蜂数为2头;榕小蜂传粉后榕树成熟种子形成率在54.1%～82.5%之间,平均为73.8%,而在雄株上雌蜂进蜂数量则关系到榕小蜂在隐花果内的产卵率,每个隐花果最佳进蜂数为3～4头,产卵率在72.3%～93.8%之间,平均为84.4%。     

歪叶榕非传粉小蜂的繁殖策略及其对榕-蜂共生系统的影响

2004年8月至2005年8月在西双版纳热带植物园内,通过广泛收集歪叶榕榕小蜂标本、非传粉小蜂产卵行为学观察和阻止传粉者入果等实验方法,研究了我国西双版纳热带雨林下的一种榕树——歪叶榕Ficus cyrtophylla的榕小蜂群落组成结构、非传粉小蜂的繁殖策略以及它们对榕-蜂共生系统的影响。结果表明,歪叶榕中除了具有唯一传粉榕小蜂Blastophag sp.以外,还具有3种非传粉小蜂Platyneura sp.、Philotrypesis sp.和Sycoscapter sp.。在歪叶榕榕小蜂群落中,传粉榕小蜂占整个群落总数的92.21%,是群落的最主要组成者;主要的非传粉小蜂是Sycoscaptersp.,占5.78%; 其次是Philotrypesissp.,占1.84%,而Platyneurasp.仅占群落总数的0.17%。歪叶榕中的非传粉小蜂通过各自产卵时间和食性分化的策略来利用榕果中的资源繁殖后代。非传粉小蜂寄生使传粉榕小蜂的总数和其雌蜂数量都显著地降低,但是对传粉小蜂雄蜂数量没有显著影响,从而导致传粉榕小蜂的雄性性比显著地增加。这说明非传粉小蜂在选择寄居宿主时具有明显的倾向性,而且更多地将卵产于含有雌性传粉小蜂的瘿花之中。因此,非传粉小蜂通过减少雌性传粉小蜂的数量而降低了榕树的雄性适合度,从而在一定程度上对榕 蜂共生系统的稳定存在和发展产生了负面影响。     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.