传粉榕小蜂与非传粉小蜂间寄主识别行为的趋同进化

在高度专性传粉的榕树-榕小蜂互惠共生系统中普遍存在着一些非传粉小蜂,它们中的一些种类进入果腔后也能为榕树传粉,且在形态和物候上已与传粉榕小蜂发生了趋同进化。但其寄主识别行为是否也与传粉榕小蜂发生了趋同进化还不得而知。我们在西双版纳选择了钝叶榕(Ficuscurtipes)及其3种进果繁殖小蜂开展了相关的行为实验。3种小蜂中,1种是钝叶榕的专性传粉榕小蜂(Eupristina sp.),另外2种是寄居性非传粉小蜂(杨氏金小蜂Diaziellayangi和Lipothymus sp.),这2种非传粉小蜂进入果腔后也像传粉榕小蜂那样为钝叶榕传粉。我们以钝叶榕不同发育时期的榕果及这3种小蜂为材料,采用Y型嗅觉仪观察了这3种小蜂对各发育时期榕果和信息化学物质6-甲基-5-庚烯-2-醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮及这2种化合物的混合物的选择行为。结果表明,当提供雌花期榕果与其他发育时期榕果和空气对照供这3种小蜂选择时,它们均显著地偏向于选择雌花期榕果;当提供雄花期榕果与其他发育时期榕果和空气对照供这3种小蜂选择时,它们均显著地偏向于选择其他发育时期榕果和空气对照,即都会避开雄花期榕果;此外,这3种小蜂均对钝叶榕雌花期果释放的一种主要化合物6-甲基-5-庚烯-2-醇的同一剂量(1μL)表现出显著的偏好。这一结果为传粉榕小蜂与非传粉小蜂间的寄主识别行为趋同进化的假说提供了证据。     

传粉榕小蜂与榕树的繁衍

榕树传粉现象被广泛地作为研究协同进化特别是互惠共生的重要模式之一。本文总结了榕果与传粉榕小蜂的有关研究,试图解释其形态结构之间的相互适应,总结传粉榕小蜂的传粉行为,探讨传粉榕小蜂在雌雄同株及雌雄异株榕树上的传粉模式,讨论传粉榕小蜂的寄主专一性,并展望中国在榕小蜂方面的研究前景。     

榕树传粉昆虫榕小蜂染色体制备方法研究

榕树与其传粉昆虫榕小蜂之间具有高度专一的互惠共生关系,榕小蜂为榕树传粉的同时又在榕果内营寄生生活,直至完成其整个生活史,因此一直以来对榕小蜂的染色体研究存在很大困难。本文以对叶榕Ficus hispida传粉榕小蜂Ceratosolen solmsi和鸡嗉子榕F.semicordata传粉榕小蜂C.gravelyi为材料,摸索出一套适合于榕树传粉昆虫榕小蜂染色体研究的详细、有效的技术和方法。应用该法对对叶榕传粉榕小蜂C.solmsi和鸡嗉子榕传粉榕小蜂C.gravelyi的染色体核型进行了研究,结果表明两种榕小蜂的染色体核型特征非常相似,具有相同的染色体数目2n(♀)=10,染色体类型全部为中着丝粒染色体,臂数NF=20。此外,在相对长度方面两者也没有明显的差异。最后与Imai等1988年研究蚂蚁染色体时提出的方法进行了比较。利用本文介绍的方法进行榕小蜂染色体制备,操作过程简单、重复性强,不仅能够得到大量的染色体分裂相,而且染色体细胞界限明确、形态清晰、分散良好。     

榕果挥发物对传粉榕小蜂的吸引作用

榕树 /榕小蜂专一性共生系统的维持 ,与榕树开花期释放的特殊的挥发性化合物以及榕小蜂对其寄主榕树的化学识别和定位紧密相关。研究选取了西双版纳地区常见的 3种榕树 ,即对叶榕 Ficus hispida、木瓜榕 F.auriculata和鸡嗉子榕F.semicordata的榕果作为实验材料 ,利用野外诱捕实验、室内生物检测实验检测传粉榕小蜂 Hymenoptera:ChalcidoidaeAgaonidae对 12种信息化合物及榕果的二氯甲烷浸提物的趋向性反应 ,研究不同榕属植物的传粉榕小蜂对相同的信息化合物的反应差异 ,以及传粉榕小蜂受不同发育时期榕果浸提物吸引的显著性程度。诱捕实验中对叶榕小蜂 Ceratosolen solmsimarchali对香叶醇的趋向性反应显著 ,大果榕小蜂 C.emarginatus对接受期榕果浸提物和芳樟醇都有明显的趋向性反应 ,而对间花期榕果浸提物则无显著反应。嗅觉仪生物检测实验中 ,鸡嗉果榕小蜂 C.gravelyi对香叶醇和松油醇都表现出显著的趋向性反应。结果表明 ,对叶榕、鸡嗉子榕传粉榕小蜂对 12种信息化合物的反应存在一定的差异 ,木瓜榕传粉榕小蜂对香叶醇和木瓜榕接受期榕果浸提物的趋向性反应比间花期榕果强得多     

环纹榕传粉榕小蜂的传粉模式

榕小蜂的传粉结构、 传粉行为以及寄主榕树的花药胚珠比是判断榕-蜂互惠系统传粉模式的重要依据。本研究于2010年8月至2011年6月对位于云南西双版纳地区的试验样树环纹榕Ficus annulata进行观察, 对出榕果的环纹榕传粉榕小蜂Deilagaon annulatae进行电镜扫描和室内显微镜下对其进行行为观察。电镜扫描显示： 环纹榕传粉榕小蜂D. annulatae位于胸部的花粉筐消失, 具一片可粘附花粉的毛区, 提示其属于被动传粉的种类。传粉行为观察发现, 该蜂没有主动采集花粉的行为, 显然存在的花粉刷已丧失了主动收集花粉的功能。寄主植物环纹榕F. annulata属于典型的自动散粉让榕小蜂沾附花粉的榕树种类。环纹榕传粉榕小蜂D. annulatae是西双版纳热带地区已知58种传粉榕小蜂中唯一体色为黄色的种类, 该蜂偏爱在低温的夜晚出蜂。除了传粉榕小蜂, 一种金小蜂Lipothymus sp.也在雌花期进入榕果内繁殖, 并且其数量显著高于环纹榕传粉榕小蜂D. annulatae (P<0.0001)。自然单果的繁殖中, 环纹榕传粉榕小蜂的数量显著高于种子数量, 呈现出榕-蜂互惠系统中罕见的传粉榕小蜂主导的局面。综合榕-蜂的传粉特征显示, 环纹榕F. annulata及其传粉榕小蜂D. annulatae互惠系统是被动传粉的模式。     

大果榕亚组三种榕树传粉榕小蜂核型研究

研究了木瓜榕(Ficus auriculata Loureiro)、苹果榕(F.oligodon Miquel)及未知榕(Ficus sp.)3种榕树传粉榕小蜂的核型。结果表明:3种榕树对应的传粉榕小蜂具有非常相似的核型,染色体数目相同为2n=10,染色体全部为中着丝粒染色体;核型公式2n=2X=10=10M,核型均为Stebbins-1A型。以臂比不对称性系数Dc和相对长度不对称性系数Dt作二维散点图,Ceratosolen emarginatus Mayr(木瓜榕传粉榕小蜂)和C.emarginatus Mayr(苹果榕传粉榕小蜂)具有非常相近的核型不对称系数,核型不对称性大于Ceratosolen sp.(未知榕传粉榕小蜂),显示出两者更近的亲缘关系,而Ceratosolen sp.(未知榕)与前两者亲缘关系较远。此外,比较了Ceratosolen属和Blastophaga属在核型方面的差异,认为染色体数目包括染色体形态能够作为准确区分Ceratosolen属和Blastophaga属的依据,并对Ceratosolen属的核型进化进行了初步探讨。     

薜荔榕小蜂产卵和传粉行为

薜荔榕小蜂Blastophaga pumilae是薜荔的传粉昆虫,栖息于薜荔隐头花序中,在其生物学行为中以钻入花序产卵或传粉最为关键。研究表明：薜荔榕小蜂钻入花序平均费时69.48 min,标准差13.26 min;伤残程度很高并能在伤残的情况下完成产卵或传粉;卵的尾丝能起标识作用避免重复产卵;进入雌花序的小蜂具逃离花序的行为但不能实现;1只小蜂平均产528个卵或为1 072.4朵雌花授粉。     

榕树及其传粉榕小蜂的系统发育和协同进化研究现状及展望

榕属(Ficus)是有花植物中最大的木本属,全世界有750多种.榕树及其传粉榕小蜂形成的种类专一的互惠共生系统,长期以来被作为研究共生系统比较生物学和协同进化的模式材料.虽然从20世纪90年代才开始对榕树一榕小蜂体系开展分子系统发育研究,但由于这个体系的特殊性和分子技术的快速发展,越来越多的学者开始利用分子学手段来研究榕一蜂共生系统的一系列生物学问题.本文总结了近年来对榕树及其传粉榕小蜂开展的系统发育及协同进化方面的研究,并分析了中国此方面的研究现状,对未来的研究趋势和前景进行了展望.     

木瓜榕传粉榕小蜂与一种非传粉榕小蜂核型比较分析

【目的】为了明确木瓜榕传粉榕小蜂Ceratosolen emarginatus Mayr及另外一种寄生于木瓜榕雌果内的非传粉小蜂Platyneura sp.染色体核型特征和差异。【方法】本研究采用小牛血清培养脑神经节的方法对寄生于木瓜榕Ficus auriculata Loureiro的两种小蜂进行了染色体核型比较分析。【结果】木瓜榕传粉小蜂的染色体数目为2n(♀)=10,染色体臂指数NF值为20,整个染色体组包含5对中着丝粒染色体,核型类别属Stebbins-1A型;非传粉小蜂Platyneura sp.的染色体数目为2n=12,染色体臂指数NF值为24,染色体组全部为中着丝粒染色体,核型类别属Stebbins-1A型。【结论】两种小蜂除染色体类型和核型类别相同,在其他染色体特征方面均表现出差异。结合前人和本研究结果,我们推测两种小蜂之间染色体核型可能发生了由传粉者向非传粉者的演化,即发生了染色体数目由少到多的演化。     

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。     

云南省榕小蜂和榕树的物种组成及多样性

榕小蜂是榕树(Ficus spp．)唯一的传粉昆虫,榕树隐头果又是榕小蜂唯一的寄主：榕树必须依靠榕小蜂传粉才能获得有性繁殖;而榕小蜂又必须依靠榕树隐头果内的瘿花作为食物和栖息场所才能正常生长、发育和繁衍后代,因此两者间有着不可互缺的互惠共生关系,二者缺一就面临着两类物种同时消亡和群落的灭绝。云南是中国榕树和榕小蜂种类最丰富的省份。本文报道了在云南采集到的榕小蜂类群,隶属12属50种。云南的榕树和榕小蜂主要分布在热带和南亚热带地区的河谷和海拔1600m以下区域：随着海拔的升高,两类物种数量随之减少,到了海拔3700m以上地区,除了人工种植外,已无自然分布的榕树种群。榕小蜂的个体数量、物种丰富度、多样性指数都是在滇南地区热带雨林内最高,滇西北的高山峡谷区最低。     

榕小蜂食性分化与榕树―榕小蜂系统稳定性

在榕树与其传粉小蜂组成的互利共生系统中, 理解传粉小蜂与各种非传粉小蜂如何共存是解决这一系统稳定性维持机制问题的关键之一。生态位分化被普遍认为是传粉小蜂与各种非传粉小蜂共存的最主要动力。而作为生态位分化中最基础的食性分化在这一系统中如何具体实现尚不清楚。2006年12月至2007年6月, 我们以聚果榕(Ficus racemosa)为材料, 通过对果内6种榕小蜂进行独立放蜂及两两组合定量放蜂, 并对传粉小蜂分别进行不携带花粉和不能产卵的技术处理, 研究了寄生在聚果榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系, 分析了在不同季节下寄生蜂与寄主间的相关系数。研究结果表明: 在5种非传粉小蜂中, Platyneura testacea和P. mayri是造瘿者, 能独立刺激子房发育成瘿花, 并使果实发育成熟; 而Apocrypta sp.、A. westwoodi和P. agraensis只能寄生于某些已发育的虫瘿, 为拟寄生者, 它们各自分别与P. testacea、P. mayri和传粉小蜂Ceratosolen fusciceps存在着一对一的寄生关系。拟寄生者与寄主间的相关性在不同季节下会显示出不同的结果, 这表明过去文献中用物种间的相关系数推理而确定的食性关系可能是不可靠的。对自然采集榕果内的小蜂群落分析表明, 传粉小蜂处于优势地位, 这说明在自然情况下非传粉小蜂的种群维持在一个较低水平, 对榕树—传粉小蜂系统稳定性影响较小, 故能与之长期共存。     

榕小蜂食性分化与榕树－榕小蜂系统稳定性

在榕树与其传粉小蜂组成的互利阿共生系统中,理解传粉小蜂与各种非传粉小蜂如何共存是解决这一系统稳定性维持机制问题的关键之一.生态位分化被普遍认为是传粉小蜂与各种非传粉小蜂共存的最主要动力.而作为生态位分化中最基础的食性分化在这一系统中如何具体实现尚小清楚.2006年12月至2007年6月.我们以聚果榕(Ficus racemosa)为材料,通过对果内6种榕小蜂进行独立放蜂及两两组合定最放蜂,并对传粉小蜂分别进行不携带花粉和不能产卵的技术处理,研究了寄生在聚果榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系,分析了在不同季节下寄生蜂与寄主间的相关系数.研究结果表明:在5种非传粉小蜂中,Platyneura testacea和P mayri是造瘿者,能独立刺激子房发育成瘿花,并使果实发育成熟;而 Apocrypta sp、A.westwoodi和P.agraensis只能寄生于某些已发育的虫瘿,为拟寄生者,它们各自分别与P.testacea,P.mayri和传粉小蜂Ceratosolen fusciceps存在着一对一的寄生关系.拟寄生者与寄主间的相关性在不同季节下会显示出不同的结果,这表明过去文献中用物种间的相关系数推理而确定的食性关系可能是不可靠的.对自然采集榕果内的小蜂群落分析表明,传粉小蜂处于优势地位,这说明在自然情况下非传粉小蜂的种群维持在一个较低水平,对榕树-传粉小蜂系统稳定性影响较小,故能与之长期共存.     

非传粉小蜂的食性及其对榕树-传粉小蜂系统稳定性的影响

榕树与其传粉小蜂形成了高度专一的互惠共生系统。非传粉小蜂则是该系统的资源掠夺者,但它与该系统共存的机制仍不清楚。于2003年12月-2004年4月在西双版纳以聚果榕（Ficus racemosa L．）为材料,研究了寄生在聚果榕榕果内的5种非传粉小蜂的食性及相互关系,以探讨非传粉小蜂与榕树-传粉小蜂系统共存的机制。结果表明：寄生在聚果榕榕果内的5种非传粉小蜂中,仅Platyneura testacea Motschulsky和Platyneura,mayri Rasplus能刺激子房发育成瘿花,是造瘿者;Apocrypta sp．,Apocrypta westwoodi Grandi和Platyneura agraensis Joseph不能刺激子房发育成瘿花,是拟寄生者。传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者对传粉小蜂有负的影响。但在蚂蚁和造瘿者的拟寄生蜂作用下,这种负面影响并不显著,而且它们对榕树繁殖没有显著影响。对小蜂自然种群的分析表明,传粉小蜂处于优势地位。说明在自然情况下传粉小蜂的拟寄生者和造瘿者的种群维持在一个较低水平,对榕树一传粉小蜂系统稳定性影响较小,故能与之长期共存。     

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...     

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。     

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。     

传粉和非传粉榕小蜂线粒体基因组进化差异

[目的]目前关于榕小蜂类群的线粒体基因组报道很少,本研究旨在探讨传粉和非传粉榕小蜂两个群体的线粒体基因组的进化差异.[方法]以15种榕小蜂的线粒体基因组(其中11种的线粒体基因组为新测定)数据为基础,采用比较线粒体基因组学方法,分析榕小蜂的线粒体基因组序列和进化特征.[结果]本研究新测定的11个榕小蜂物种的近全长线粒体...     

苹果榕传粉小蜂雌性触角感器及其生态学意义

利用扫描电子显微镜对苹果榕传粉小蜂Ceratosolen sp.雌性触角感器进行观察。结果显示:苹果榕传粉小蜂雌性触角呈膝形,分布着7类13种类型的感器,包括毛型感器、多孔的板型感器、锥型感器(2种类型)、栓锥型乳突状感器、刺型感器(4种类型)、腔锥型感器(3种类型)和一种专一性的角锥型感器。对各感器的形态、数量、分布进行描述,并结合感器的选择性染色(Ag+染色)、传粉小蜂行为及其榕/蜂互惠共生系统,对不同类型感器的功能和生态学意义进行探讨。