芭蕉科花蜜腺形态比较: 兼论其与传粉者的关系

对狭义芭蕉科3个属的代表性种芭蕉(Musa basjoo)、象腿蕉(Ensete glaucum)和地涌金莲(Musella lasiocarpa)的花蜜腺形态进行了比较研究。结果表明它们的蜜腺属于隔膜蜜腺。雌花的蜜腺着生于子房的上部, 胚珠的上方; 雄花蜜腺占据了整个败育子房的位置。蜜腺结构由许多腔道组成, 这些腔道在横切面上呈现出复杂的发散式迷宫状结构。这3种植物花蜜腺的栅栏状表皮细胞、维管束和蜜腺开口方式相似, 而从纵切面和横切面上观察其结构存在一些差异。PAS反应显示象腿蕉泌蜜组织中淀粉粒含量高于其他两个种; 芭蕉和象腿蕉的蜜腺腔里有许多纤维状物质存在。3种植物的传粉综合征多样化, 花序和花的特征(如花序下垂或直立、苞片的颜色、泌蜜量和泌蜜时间等)和传粉样式之间有密切关系。它们的蜜腺结构和传粉者行为之间没有明显的相关性, 但是胶质或水质的花蜜对传粉者的取食方式有一定影响。     

中国-喜马拉雅三种黄耆属植物与其传粉熊蜂的空间分布预测

依赖于动物传粉获得繁殖成功的植物的分布与其传粉动物的地理分布有着密切联系。预测未来气候变化对植物及其传粉动物地理分布的影响对生物多样性保护具有重要意义。本文通过对中国-喜马拉雅3种黄耆属(Astragalus)植物, 即弯齿黄耆(A. camptodontus)、黑毛黄耆(A. pullus)和笔直黄耆(A. strictus), 及其传粉熊蜂(Bombus)的野外调查, 以及收集来源于数据库的黄耆和熊蜂的543个物种分布点和13个环境因子数据, 结合物种可能出现的完全扩散、不扩散和仅熊蜂扩散3种迁移模式, 利用MaxEnt模型模拟了3种黄耆属植物与2种传粉熊蜂即橘尾熊蜂(Bombus friseanus)和红束熊蜂(B. rufofasciatus)在历史阶段(1970-2000年)和2100年两种温室气体浓度情景(ssp245和ssp585)下的适宜分布区变化。结果表明: 3种黄耆属植物均主要依赖于熊蜂传粉, 黄耆与其传粉熊蜂的主要适宜分布区为中国-喜马拉雅地区, 到2100年它们的分布区呈现向西北方向扩张的趋势, 而在东南部的分布区减少。当模型中考虑与传粉熊蜂的互作后, 3种黄耆属植物的潜在地理分布范围减少了15.83%-83.98%。在温室气体中低浓度情景(ssp245)下, 3种黄耆属植物与其传粉熊蜂的空间匹配增加, 而在高浓度情景(ssp585)下弯齿黄耆、黑毛黄耆与橘尾熊蜂的空间匹配降低; 如果物种不扩散或仅熊蜂扩散, 笔直黄耆与红束熊蜂的空间匹配降低。气候变化和物种的扩散能力可能引起黄耆与其传粉熊蜂出现空间不匹配。同时, 模型预测显示影响黄耆和熊蜂分布的环境因子不同, 但海拔是最主要的环境因子。由于与传粉者的相互作用对许多植物物种的生命周期具有重要意义, 因而本研究可以更好地理解气候变化对植物与其传粉者空间分布的潜在影响, 特别是对那些地理范围受限制的植物。     

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。     

斯勒卷瓣兰，中国云南南部兰科一新种（英文）

描述并绘制了云南南部兰科石豆兰属一新种：斯勒卷瓣兰(Bulbophyllum dresslerianum Z. D. Han & H. Wang)。该新种属于双叶卷瓣兰组(section Tripudianthes Seidenf.),在形态上与该组的4种,即狄氏卷瓣兰(B. dickasonii)、堪布里石豆兰(B. kanburiense)、皱掌卷瓣兰(B. rugosisepalum)和拟双叶卷瓣兰(B. tripudians)近似,主要区别在于该种唇瓣前缘具囊泡,侧面及腹面被稀疏的短腺毛;侧萼片棕黄色,表面光滑。编制了斯勒卷瓣兰及其近缘种的检索表。目前,该种仅在云南南部墨江县发现一个居群,濒危状况有待评估。     

二型花柱植物海仙花报春花部性状随地理梯度的变异

植物的花部性状在异质环境中表现出不均一的适应性进化, 其自然变异可能在时空格局上呈现一定的规律性。选择同一物种的不同地理居群进行花部表型变异分析, 能揭示花部性状随地理梯度的变异模式。海仙花报春(Primula poissonii)属于典型的二型花柱植物, 依赖昆虫传粉实现严格的型间异交。该物种广布于横断山地区亚高山-高山草甸, 其分布海拔跨度大且花部性状在种内具有较高变异, 但这些变异在不同地理梯度(海拔梯度和经纬度梯度)的特定选择因子作用下的变化规律尚不清楚。本研究选择海仙花报春16个居群, 对8个花部关键性状和二型花柱繁殖器官的互补度与海拔和经纬度的关系进行研究, 探究花部性状随地理梯度变异的模式及其潜在的选择因素。研究表明, 海仙花报春两种花型的花冠管开口大小、花药高度以及短柱花柱头高度与海拔均呈正相关, 但两种花型的花冠大小, 长柱花的花瓣长度、柱头到花冠管开口的距离, 以及短柱花的花冠管长度与海拔高度间均呈负相关, 其余性状与海拔无显著相关性。除短柱花中柱头高度以外的性状均随着纬度升高而逐渐减小。长柱花中除花药和柱头间的距离以及柱头到开口的距离外, 其余性状均随着经度的增加而减小; 短柱花的花瓣长度、花药高度以及花药和柱头间的距离随着经度的增加而变大, 其余性状均随着经度的增加而减小。繁殖器官间的互补度并不随地理环境的变化而变化。花部性状的地理变异可能受访花昆虫组成的地理变化驱动。繁殖器官间互补程度的高度保守表明非选型交配在居群二态性的维持和稳定过程中起关键作用。本研究为进一步深入开展报春花属(Primula)花部性状及其选择压力的地理变异研究奠定了基础。     

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。     

芭蕉科花蜜腺形态比较：兼论其与传粉者的关系（英文）

对狭义芭蕉科3个属的代表性种芭蕉(Musa basjoo)、象腿蕉(Ensete glaucum)和地涌金莲(Musella lasiocarpa)的花蜜腺形态进行了比较研究。结果表明它们的蜜腺属于隔膜蜜腺。雌花的蜜腺着生于子房的上部,胚珠的上方;雄花蜜腺占据了整个败育子房的位置。蜜腺结构由许多腔道组成,这些腔道在横切面上呈现出复杂的发散式迷宫状结构。这3种植物花蜜腺的栅栏状表皮细胞、维管束和蜜腺开口方式相似,而从纵切面和横切面上观察其结构存在一些差异。PAS反应显示象腿蕉泌蜜组织中淀粉粒含量高于其他两个种;芭蕉和象腿蕉的蜜腺腔里有许多纤维状物质存在。3种植物的传粉综合征多样化,花序和花的特征(如花序下垂或直立、苞片的颜色、泌蜜量和泌蜜时间等)和传粉样式之间有密切关系。它们的蜜腺结构和传粉者行为之间没有明显的相关性,但是胶质或水质的花蜜对传粉者的取食方式有一定影响。