薜荔（Ficus pumila L.）传粉的代价

种间关系中一方以自身生长过程中的一部分物质和能量为对方所利用的现象便是一个物种为对方付出的代价。在中性的种间关系中,两个物种彼此不受影响,无所谓代价;在偏性的种间关系中,受害者付出无谓的代价,受益者得到无偿的利益（如寄主与寄生物、被捕食者与捕食者之间...     

薜荔和薜荔榕小蜂的共生

桑科榕属(Ficus)植物都有隐头花序,其瘿花中栖生着榕小蜂科(Agaonidae)昆虫。榕属植物的隐头花序为榕小蜂的生存提供食物和场所,榕小蜂为榕属植物传粉而效力。这类动植物间的密切的共生关系早在1亿多年前已经确立,它们兴衰与共,互为依存,繁衍至今,但人们对这种关系的确切了解却只有二三十年的历史。本文记述的薜荔和薜荔榕小蜂的形态结构、生活史及生物学行为是我国此类共生关系研究的第一例,可作为科研、教学上阐明隐头花序的形成、演化等生物进化辨证法则的实例。     

基于28S, COI和Cytb基因序列的薜荔和爱玉子传粉小蜂分子遗传关系研究

薜荔和爱玉子均属于桑科榕属植物,二者为同一物种的原变种与变种的关系,早期研究认为这两种榕树与同一种传粉榕小蜂(Wiebesia pumilae (Hill))建立了稳定的互利共生关系,但近期在形态学、生态学、传粉生物学等方面对二者的研究结果表明,薜荔传粉小蜂和爱玉子传粉小蜂之间可能发生了遗传分化。实验用核糖体28SrDNAD1-D3区、线粒体Cytb及COI基因部分序列,对采自福建3个不同样地的薜荔传粉小蜂和3个不同品系的栽培爱玉子的传粉小蜂进行分析,结果表明:(1)薜荔传粉小蜂和爱玉子传粉小蜂的核糖体28S序列的碱基组成中A,T,G,C 4种含量较平均,C+G的平均含量(56%)稍高于A+T的含量(44%)。线粒体Cytb序列中A+T的含量(76.1%)明显高于C+G的含量(23.9%),COI序列中A+T的含量(71.9%)也明显高于G+C的含量(28.1%),这是膜翅目昆虫线粒体基因的普遍特征。在薜荔和爱玉子传粉小蜂的线粒体Cytb及COI基因中,密码子第三位点A+T的含量最高。(2)比较薜荔和爱玉子传粉小蜂的3种分子标记的变异范围显示,28S进化速度较Cytb及COI序列慢,比较保守,更适合科、亚科等较高分类单元的研究。薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间的亲缘关系较近,采用Cytb与COI序列进行分析更为精确。(3)用Cytb及COI序列对薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间的遗传距离进行分析显示,薜荔传粉榕小蜂个体间Cytb序列平均遗传距离为0.0054,爱玉子传粉小蜂个体间的Cytb遗传距离为0.0164;薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂群体之间的Cytb序列平均遗传距离为0.1385;COI序列的薜荔传粉榕小蜂个体间遗传距离为0.0048,爱玉子传粉小蜂各样本间平均遗传距离为0.0102;薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂群体间COI序列平均遗传距离为0.1896,两群体间的遗传距离(差异大于10%以上)明显大于群体内各样本之间的遗传距离,表明薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂之间已经发生了很大的遗传分化,其变异水平达到了种间分化水平,即薜荔传粉小蜂与爱玉子传粉小蜂为两个不同的种。     

鼠尾草属不同物种的雄蕊杠杆机制对传粉者空间变异的进化响应

被子植物虫媒传粉植物的物种分化通常被认为是花性状响应传粉环境(传粉者)的空间变异而发生适应性分化的结果。通过对鼠尾草属(Salvia) 3个物种(共4个居群)传粉互作系统的比较, 探索了花性状对不同传粉环境的进化响应。结果表明: 各居群的传粉者组成、主要传粉者类型及其大小各不相同, 杠杆状雄蕊及相关花部性状大小在不同居群间具有显著差异; 各居群均表现出腹部传粉和背部传粉2种传粉模式, 但背部传粉仍然是最有效的传粉方式; 居群间杠杆状雄蕊长度与传粉者体长表现出极显著的正相关, 然而花冠长与传粉者体长表现出负相关; 花冠口高度和柱头高度与传粉者胸厚也表现出一定的协同变异。鼠尾草属植物的杠杆状雄蕊及相关花部性状在传粉系统的进化过程中表现出高度的可塑性, 表明雄蕊杠杆传粉机制对传粉环境的变异非常敏感, 在该属植物的物种分化过程中具有关键作用。     

兰科植物欺骗性传粉

植物与传粉动物的互利关系在生态系统中非常普遍。然而,有许多植物不为传粉者提供任何报酬,而是利用各种欺骗方式诱骗昆虫拜访,从而实现传粉,即欺骗性传粉。兰科是被子植物大科之一,其高度特化的繁殖器官和适应于昆虫传粉的精巧结构令人称奇。进化论创始人达尔文描述了许多兰花与昆虫精巧的传粉系统,但他忽视了欺骗性传粉的存在。事实上,近1/3的兰科植物都依赖于欺骗性传粉。欺骗性传粉可能是导致兰科植物多样性的重要原因之一。兰花利用或操作昆虫觅食、交配、产卵和栖息等行为,演化出各种各样的欺骗性传粉机制,常见的类型包括泛化的食源性欺骗、Batesian拟态、性欺骗、产卵地拟态和栖息地拟态。花的颜色、形态和气味在欺骗性传粉的成功实现中起到了重要作用。欺骗性兰花与传粉昆虫之间的演化可能是不同步的,兰花追踪昆虫的行为信号而发生分化,然而欺骗性传粉可能对昆虫造成一定的伤害,从而对昆虫也施加选择压力。由于昆虫的学习行为,欺骗性的兰花一般具有低的昆虫拜访率和结实率,其繁殖成功率受各种因素的影响。欺骗性加剧了兰花对传粉昆虫的依赖,使其具有更高的灭绝风险,传粉生物学的研究能为兰科植物的有效保护提供指导。在欺骗性传粉系统中,有报酬的伴生植物、拟态模型和其他拟态信号提供者对传粉成功有重要影响。因此,研究欺骗性传粉兰花、传粉昆虫和相关的生物和生态因子的网状进化关系具有重要理论和实践意义。     

气候变暖对植物、传粉者及其相互作用的影响

植物和传粉者之间的相互作用,构成了错综复杂的传粉网络。近20年来,以全球变暖为主要特征的气候变化对开花植物、传粉昆虫和植物-传粉者相互作用的影响已成为研究热点。这些研究有助于更好地预测气候变暖对传粉网络乃至整个生态系统功能的影响。本文综述了气候变暖对开花植物个体的繁殖过程(物候、花吸引、报酬特征)和传粉昆虫活动及其相互作用产生的影响,以及在群落水平上对植物-传粉者网络产生的影响。气候变暖影响开花植物的花报酬(花蜜量、花粉的数量与质量)以及繁殖成功;温度升高对传粉昆虫的影响主要包括决定花粉流的传粉行为和传粉成功率。因此,气候变暖背景下植物、传粉者及其相互作用的改变会导致传粉网络结构发生变化,而传粉网络通过缓冲机制减少植物-传粉者间的错配而产生的负面效应,以维持自身稳定性。总体上,目前对气候变暖背景下植物-传粉者网络的研究较为薄弱,今后的研究应进一步关注以下问题:(1)气候变暖影响植物与传粉者物候匹配程度的原因、机制以及影响因素;(2)进一步探究不同生态系统中植物-传粉者的相互作用;(3)从群落水平或生态系统水平对植物-传粉者相互作用网络开展长期性研究。     

气候变化对植物-传粉昆虫的分布区和物候及其互作关系的影响

全球气候变化对生态系统的影响是人类社会面临的紧迫而又严峻的挑战。气候变化带来的极端气候事件的增多, 直接影响到生态系统生产力和服务功能。本文总结了气候变化对植物-传粉昆虫互作的研究进展, 强调植物-传粉昆虫互作网络结构和其时空演变的解析, 以及互作关系和功能性状重组研究的重要性。近年来在气温持续上升背景下对植物-传粉昆虫互作关系影响的研究也受到了更多关注, 这些研究主要集中在两方面: 一是植物和传粉昆虫分布区的变化, 包括部分种群可能灭绝; 二是物候的变化, 即植物花期和传粉昆虫活动期的改变。植物与传粉昆虫任何一方在空间或时间上的改变, 都会导致传粉关系的错配或丢失。此外, 也可能导致植物-传粉昆虫双方的功能性状及其耦合的改变, 从而影响其互作关系的稳定。建议在今后的研究中关注: (1)覆盖生物多样性的多个尺度的研究; (2)对植物-传粉者互作网络的长期监测; (3)重要指示物种繁殖适合度评价; (4)植物-传粉昆虫互作双方功能性状在时间和空间尺度上的变化, 及其互作关系的重组; (5)关键植物和传粉昆虫类群的评估和保护。     

被子植物退化雄蕊的功能类型及其意义

退化雄蕊是指没有花药或花药不可育的雄蕊,发现于被子植物32.5%的科以及54.4%的属中,它们在形态和生化组成上都与可育雄蕊有着显著区别。虽然丢失了产生可育花粉的能力、无法发挥雄性繁殖功能,某些退化雄蕊在进化过程中重新获得了一些有助于植物繁殖成功的新功能。本文将这些具有功能的退化雄蕊细分为8类:(1)信号型;(2)报酬型;(3)欺骗传粉型;(4)辅助传粉昆虫在花内活动;(5)辅助授粉;(6)协助花粉二次呈现;(7)保护其他花结构;(8)避免自交。退化雄蕊作为花结构的一部分,其功能集中于促进植物的繁殖成功,主要通过与传粉昆虫的相互作用来提高传粉效率。此外,某些植物的退化雄蕊也可能同时具有多种功能,并且其功能的强弱与传粉者的种类、行为、大小和频率相关。正确评估退化雄蕊对植物繁殖成功的影响,需要多学科手段来系统的研究,以便能更加深入的理解不同近缘关系的物种间退化雄蕊功能的差异,揭示退化雄蕊在被子植物系统进化中的意义。     

六种同域分布雌雄异株榕树挥发物多样性与系统发育一致性

植物花挥发物是维持昆虫-植物传粉互作的重要化学信号，其组成的多样性对于理解传粉昆虫与植物相互作用的形成、维持和进化具有重要意义。榕树与其传粉榕小蜂是一种专性的互惠共生关系，榕树为榕小蜂提供繁殖场所，榕小蜂为榕树传粉。而榕果雌花期（接收期）释放的特异性挥发物是维持双方相互作用的关键媒介。本研究以西双版纳地区同域分布的6种雌雄异株榕树为研究对象，用固相微萃取和气相色谱质谱联用仪对雌花期榕果的挥发物组成进行了分析。共发现77种化合物，包含脂肪酸类衍生物6种、单萜类化合物16种、倍半萜类衍生物50种和芳香族化合物5种，不同化合物对挥发物距离差异性的贡献率依次是：对甲基苯甲醚（4-methylanisole，2.15）、β-罗勒烯（β-Ocimene，0.84）和喜沙木烯（Prezizaene，0.73）。不同物种间挥发物组成有显著的差异，且挥发物的差异与榕树系统发育距离具有正相关性，但同一物种不同性别间的挥发物组成上没有显著的差异。本研究中发现雌雄异株榕树挥发物组成具有多样性高、种内性别间相似、种间差异大，系统发育一致性的特点，上述特点在榕树物种分化以及维持雌雄异株榕树繁殖的化学通讯机制中可能发挥着关键作用。     

双翅目昆虫传粉研究进展

昆虫传粉不仅在自然生态系统中发挥着十分重要的作用,也和农业生态系统中产量密切相关。众所周知,膜翅目昆虫是最重要的传粉昆虫。双翅目昆虫分布广,物种多,数量大,也是一类十分重要的传粉昆虫,但其传粉作用未受到足够的重视。本文主要综述了双翅目传粉昆虫的主要种类、传粉效力、传粉特征、与植物的协同进化以及双翅目昆虫传粉的生态学意义。据记载双翅目昆虫中至少有71个科涉及虫媒种类,目前有资料显示访花昆虫类群中双翅目约有54 417种,按涉及的种数排序居于昆虫纲传粉昆虫目中第4位。尽管双翅目昆虫单次访问可携带花粉量相对较少(相比于膜翅目),但是较高访问速率及庞大的个体数量,保证了其作为有效传粉者的地位。传粉综合征能够有效揭示植物与传粉者的协同进化关系,尤其是对一些专化传粉现象(如五味子科-瘿蚊系统)和泛化传粉的深入研究,更加深了我们对协同进化的理解。就生态学意义而言,一方面双翅目传粉昆虫是膜翅目传粉昆虫的有益补充,另一方面在一些特殊环境中,双翅目昆虫具有不可替代的作用。当前传粉昆虫(包括双翅目)数量急剧下降,而且双翅目昆虫的传粉价值还利用较少。结合我国当前的研究现状提出了以下未来研究重点:1)加深双翅目传粉效力和适应意义的案例研究以明确双翅目昆虫在传粉体系中的地位;2)加强栖息地格局变化与昆虫多样性的研究以明确栖息地改变对昆虫的影响程度;3)梳理访花和传粉、专化传粉和泛化传粉等关系以更加明确双翅目昆虫在与植物协同进化中的作用;4)逐步深入探讨花粉浪费和花粉竞争以探究传粉策略和植物繁殖策略。这些努力将为双翅目传粉昆虫的知识普及、资源保护与利用研究等方面提供参考。