毛茛状金莲花不同花期的花特征和访花昆虫的变化及表型选择

为了研究植物生长季内开花时间对花特征表型选择的影响,我们以青藏高原东缘高寒草地的毛茛状金莲花Trollius ranunculoides)为实验材料,在生长季内不同开花时间(花前期、花末期)测定花特征,观察访花昆虫的类群和访花频率,生长季结束后收集种子.根据昆虫访花的喜好和季节内类群与访花频率的变化,分析了不同开花时间毛茛状金莲花的花特征与昆虫的选择;并用种子产量表示雌性适合度,估计了毛茛状金莲花的花特征在不同开花时间所受的表型选择.结果表明:不同花期植物的花特征有显著差异,相应的访花昆虫的类群和频率也存在差异,不同类群昆虫访花喜好也不一样.蜂喜好花瓣和花萼较宽、花茎短和花茎数少的个体,这正符合花前期的特征,因而蜂的访花频率在花前期较高;蝇对花特征没有明显的偏好.而通过雌性适合度估计毛茛状金莲花花特征所受的表型选择则是:花前期,花茎较长和花茎数多的植株适合度大;花末期,花茎数多的植株适合度大.我们的研究表明:在植物生长季,花期的分化伴随着传粉昆虫活动的变化.不同花期,访花昆虫的变化可能对植物花特征的分化起了至关重要的作用.但是访花昆虫对花特征的选择与通过雌性适合度估计植物受到的选择不尽相同,这可能是由于其他因素造成的.     

开花时间与伴生种对鹤首马先蒿传粉和生殖成功的影响

开花物候是物种间相互作用的重要生活史特征和适合度因子,在全球气候变化的背景下而备受关注.为探讨开花时间如何存种内和种间水平上影响植物的传粉和生殖成功,我们连续3年(2003-2005)对不同花期和伴生种存在情况下的鹤首马先蒿(Pedicularis gruina)的传粉者访花忠实度、受粉率、坐果率、单果种子产量和果实被啃食频率进行了比较研究.结果表明鹤首马先蒿的坐果率主要受其传粉环境的影响:在没有伴生种时,不同时期鹤首马先蒿的坐果率没有显著差异,34-38％的花可以坐果;在有伴生种存在时既可以显著提高其坐果率,也可显著降低其坐果率,这取决于传粉者类型以及伴生种密穗马先蒿(P.densispica)花期的差异.密穗马先蒿具有花蜜和花粉双重报酬,在群落中可以作为主体物种吸引传粉者并间接促进与其伴生的鹤首马先蒿的传粉和生殖成功.同样无蜜的管花马先蒿(P.siphonantha)和鹤首马先蒿伴生,则是通过提高群落水平对传粉者的吸引力进而直接促进鹤首马先蒿的传粉和生殖成功.此外,研究结果也表明开花时间对坐果率没有显著影响,但是显著影响单果种子产量和果实被啃食的频率.在相同的传粉条件下早花期植株单果种子产量显著高于晚花期的种子产量,同时早花期的果实被啃食的频率显著增加.     

黄花牛耳朵(苦苣苔科)的传粉生物学

通过野外观察和繁育系统的实验,对黄花牛耳朵(Chirita lutea Yan Liu et Y.G.wei)的传粉生物学进行了研究.结果表明,黄花牛耳朵的花期从7月初至8月底,单株花期约35～47 d,单花化期约6～10 d,花的开放无固定的时间.在花期内花粉活性约80%,柱头可授性约75%～90%.花粉/胚珠比率(P/O)为1 215.73±266.13.柱头在花药散粉时已生长至花筒口部,明显高于花药,便于接受异花花粉.黄花牛耳朵不存在无融合生殖,高度白交亲和,但较难发生自动的白花授粉,产生种子主要依靠传粉媒介.自然授粉的结实率明显低于人工授粉的结实率,存在传粉限制,蜜蜂(Apidae sp.)、方头泥蜂(Crabro sp.)、无垫蜂(Ameglla sp.)是主要的传粉者.     

管花秦艽的传粉生态学研究——兼与同域分布近缘种的比较

在青藏高原东北部连续两年观察了晚秋开花植物管花秦艽Gentiana siphonantha的传粉生态学特征,并在此基础上进一步比较分析了与该物种同域分布且亲缘关系较近、但开花较早的麻花艽G straminea之间的传粉生态学特征.管花秦艽的花发育过程表现出雌雄异熟和雌雄异位的特点,不存在花内的自花传粉,套袋隔离的花不结实也支持这一结论;株内自交的高结实率表明该物种是自交亲和的.盛花期每植株平均有15朵开放的花,雄性和雌性阶段的花比例为1.2:1;自然条件下产生种子必须依赖传粉媒介;苏氏熊蜂是最有效的传粉昆虫,且访花过程中埘雄性和雌性阶段花不具明显的偏向性;株内连续访花的频率高达87.8%,从而导致同株异花传粉自交的广泛存在.与同域分布的麻花艽相比,管花秦艽的单花花期、雄性和雌性期持续时间缩短.但盛花期开花数量明显增加.令人感兴趣的是尽管两个近缘种的花形态特征存在显著差异,但都是由同一种熊蜂传粉.这一特点与过去认为花颜色和花管长度是物种分化过程中与不同传粉昆虫协同进化导致牛殖隔离的假说不相符合.管花秦艽单花的访花频率和同株异花连续访花的比例都明显高于麻花艽.两个物种不同花序设计导致访花昆虫行为的改变可能是造成这一差异的主要原因.两个物种具有不同的开花时间,但仍然存在一定的花期重叠,表现出不完全的传粉生殖隔离状态.     

Differences in floral traits and flower visitation rates in mating systems in Prunella vulgaris (Lamiaceae)

夏枯草交配系统对花特征和访花频率差异的影响 植物花特征和传粉者的访问次数与交配系统类型密切相关。唇形科植物夏枯草(Prunella vulgaris)存 在两种植株类型,分别为柱头伸出花冠和柱头在花冠内部的植株,而且两种植株的比例在不同种群中存在差异。本研究选择柱头伸出花冠外植株占绝大多数、柱头伸出花冠外植株占多数和柱头在花冠内部植株占多数的3个种群,通过比较每个种群中两种植株类型的开花物候、花形态特征、昆虫访问频率、自交能力、传粉者对结实的贡献以及近交衰退的水平,以检验花特征和传粉者访问次数与交配系统类型的关系。研究结果表明,与柱头在花冠内部的植株相比,柱头伸出花冠外的植株具有更大和更多的花,产生更多的花粉和花蜜,具有更高的访花频率,并主要通过异交产生种子。在种群水平,柱头伸出花冠外的植株占多数种群的访花频率显著高于柱头在花冠内部植株占多数的访花频率。柱头在花冠内部的植株比柱头伸出花冠外的植株具有更强的自动自交能力,在传粉者缺乏时为其提供了繁殖保障,但繁殖保障和异交率在不同种群中差异不显著,表明较低的昆虫访问能够满足夏枯草的授粉需求以产生种子,这可能与夏枯草较少的胚珠数量(每朵花仅有4个胚珠)有关。柱头在花冠内部植株的近交衰退水平低于柱头伸出花冠外植株的近交衰退水平,但两种植株类型的近交衰退水平均低于0.5,说明近交衰退不足以阻止该物种中自交的进化。综上所述,柱头在花冠内部的植株能够通过自交为夏枯草提供繁殖保障,而柱头伸出花冠外的植株能够利用昆虫传粉确保异交,表明混合交配系统在该物种中是一个稳定的状态。     

传粉：自然的约定

“人间四月芳菲尽”、“开到荼蘼花事了”,百花争艳的春季已经逐渐步入尾声。怒放的鲜花也在这段短暂的时日中完成了大自然赋予它们的使命——传粉。花是植物的生殖器官,有花植物只有通过花的传粉、授粉,才能产生果实和种子,从而传种接代。自然界中,花的传粉多为异花传粉。同一植株上不同花朵间的传粉,或同种植物不同植株间花朵的相互传粉,都属于异花传粉,它是植物后代生命力顽强的有力保障。在长期的进化过程中,异花传粉逐渐成为大多数有花植物的传粉方式。     

探讨种间传粉在杜鹃花属自然杂交物种形成中的作用

自然杂交是物种形成的一个途径,在植物进化中起着重要的作用。自然杂交主要通过种间的基因交流,花粉传递则是基因交流的主要途径。马缨花(Rhododendron delavayi)、大白花杜鹃(R.decorum)、迷人杜鹃(R.agastum)和露珠杜鹃(R.irroratum)是在云南广泛分布的杜鹃花种类,马缨花与大白花杜鹃形态上区别明显,而它们的可能杂交种迷人杜鹃和露珠杜鹃在形态上基本介于二者之间。本文对这4种杜鹃花的开花物候和访花昆虫的种类进行了观察,并进行了其繁育系统和种子萌发的实验。我们发现马缨花的花期从3月初至5月底,迷人杜鹃与露珠杜鹃花期基本一致,为3月初至4月初,二者同大白花杜鹃基本不存在花期重叠,大白花杜鹃的花期为4月中旬至5月底。4种杜鹃花的开花期不同年份稍有变化,其单花开花周期都在一周以上。4种杜鹃花的传粉昆虫虽然种类和数量上有所不同,但都以膜翅目和双翅目昆虫为主,中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是其共有的传粉昆虫。繁育系统研究发现,除露珠杜鹃外,其余3种自花不育,而种间杂交不存在任何生殖障碍,可以产生萌发率很高的种子。通过分析4种杜鹃花开花物候重叠、共有传粉昆虫及种间杂交可育等现象,探讨了传粉昆虫和异花授粉的机制在自然杂交物种形成中的作用及杂交种的适应能力。     

钝叶柃不同性别花的花部形态与传粉特征比较

据有关资料记载,柃属(Eurya Thunb.)植物属于雌雄异株植物,目前仅在柃木(Eurya japonica Thunb.)中有过两性花的报道。近年的调查发现,钝叶柃(Eurya obtusifolia H.T.Chang)也有性别变异,存在两性花。在对其性别特征及功能研究的基础上,进一步跟踪了钝叶柃的开花和传粉过程,对不同性别花的花部形态和传粉特征进行了比较分析。在重庆市北碚区选取了4个样地,测定了花部形态、花朵朝向、花粉活力、柱头可授性、花粉对水的耐受性、单花花粉量和单花泌蜜体积等形态和传粉相关指标,并对其开花动态、传粉昆虫种类和昆虫传粉行为进行了仔细观察,还进行了套袋试验。结果发现钝叶柃不同性别花的花部形态和传粉特征既有一些共同点,又存在着明显差异,性别变异株则呈现出雌雄植株间的过渡特征。钝叶柃是一种花期短,花小而多,开花同步性高的植物,雌花和雄花色味相同。该植物的主要传粉方式为虫媒,主要传粉者为两种蜜蜂科昆虫,但风媒也在其传粉中起着一定作用。该植物不同性别花的主要差异有:1)雄花呈灯笼状,花瓣不反卷,雌花辐射状,花瓣反卷;2)雄花较雌花大;3)雄花倾向于垂直朝下,雌花倾向于斜向下朝向枝条末端;4)雌花寿命较雄花长。钝叶柃在开花和传粉上的许多特征都在一定程度上体现了其对雌雄异株性系统的适应。相应地,传粉者在不同性别植株上的行为也存在一定差异。钝叶柃不同性别花在形态上的差异是其周围各种生物因素及非生物因素共同作用的结果,其中传粉昆虫和雨水的选择可能在这些差异的塑造中起着重要作用。     

沙丘稀有种准噶尔无叶豆花部综合特征与传粉适应性

植物花部特征进化与传粉适应性一直是进化生态学领域关注的核心问题之一。以古尔班通古特沙漠自然生长的准噶尔无叶豆为对象,对其花部特征和传粉特性进行了野外观察和室内的分析研究。结果表明:种群花期历时21 d,花序花期历时7-12 d,单花花期一般3 d,若遇阴雨天气,花期可延长1-2 d,整个花期龙骨瓣一直保持闭合状态。单花10枚花药在旗瓣微张时已全部完成散粉。准噶尔无叶豆主要靠分泌花蜜、鲜艳的花色以及旗瓣基部的黄色辐射状纹理结构吸引传粉者。准噶尔无叶豆花期的有效传粉者为4种蜂类昆虫,它们的平均访花频率为(7.75±0.57)次·花^-1·d^-1,访花高峰期表现为三峰型: 13:00-14:00,16:00-17:00和19:00-20:00。准噶尔无叶豆人工套袋实验表明该种为自交亲和型,主动自交少见,生殖成功依赖传粉者。胚珠成功受精至果实完全成熟阶段存在自交衰退,柱头角质层结构和花粉刷结构是准噶尔无叶豆在进化过程中形成的减少自交,倾向异交的机制。     

芍药的传粉生物学研究

对内蒙古赤峰市高格斯台罕乌拉自然保护区2个自然居群和内蒙古农校芍药园内2个栽培品种的芍药进行了连续2年的观察和研究表明,不同居群、不同品种的芍药花期相同,均为23~27d。芍药不存在无融合生殖,有微弱的自交性,不存在闭花授粉的现象。是以昆虫为媒介以异交为主要传粉方式的物种。不同花期的结实率之间没有显著差异(F=1.501)。芍药的结实率较低,野生居群平均只有23.27%的胚珠发育成种子。两个野生居群的传粉强度和传粉效率小于栽培品种单瓣花,结实率也低于栽培品种单瓣花。三个实验样地不同居群间的人工授粉结实率基本一致,且均高于其他组合。