同域分布柽柳属两种植物的传粉生物学研究

以同域分布于新疆南部的早春开花植物短穗柽柳(Tamarix laxa Willd)和紫杆柽柳(T.androssowii Litw)为材料,对它们的开花式样、花部特征、花报酬特点、传粉特性及交配方式进行比较研究。结果表明,2种植物居群和个体水平的花期及单花寿命间存在显著差异;紫杆柽柳的居群花期比短穗柽柳短,而短穗柽柳个体花期和单花寿命比紫杆柽柳长。2种柽柳的花瓣、雌雄蕊长度、花粉胚珠数及花粉/胚珠比值(P/O)间也存在显著差异。二者的花瓣、雌雄蕊均能分泌香味,访花频率与花蜜量均存在正相关。主要传粉者在短穗柽柳上的访花频率和沉积花粉效率高于紫杆柽柳,且存在显著差异。2种植物通过自花和异花授粉均可结实,属于混合交配系统;二者的自交不亲和指数及花粉限制程度间存在显著差异;紫杆柽柳的自交亲和性高于短穗柽柳,而短穗柽柳的花粉限制指数高于紫杆柽柳。因此,2种柽柳的开花式样、花部特征及花报酬的差异,是它们在传粉者受限的早春环境中为吸引更多的访花昆虫、提高雌性繁殖率所形成的繁殖对策。     

中华蜜蜂在滇山茶上的访花行为研究

对中华蜜蜂在滇山茶上的访花行为的研究表明,中华蜜蜂全天在滇山茶上的访花过程呈现出单峰型的节律,高峰在13:00～14:00.在31朵观察的样花上,中华蜜蜂全天共到访613次,访花627次,对花的连续访问率为2.23％,每朵花平均被访20.23次,每次到访花停留时间均值为10.23 s,全天在样花上总的累计停留时间为6 270 s,单花累计访问时间达到202.26 s.蜜蜂全天访花累计时间占全部访花昆虫总访花的累计停留时间的比例达到97.80％.在滇山茶访花昆虫中,中华蜜蜂具有明显的优势度,是绝对的优势种.对滇山茶花蜜的研究表明,其单花1天的花蜜分泌量平均为69.5 μL(n=100);花蜜含糖量(124.95～200.64) mg/mL.花蜜成分以多糖为主,占66％以上,此外还含有单糖,占1.9％～33％,其他未知名的组分占16％～22％,部分花蜜中含有山梨醇,占11％.对滇山茶花的挥发物分析结果表明,总的挥发物有59种,萜烯类、酯类和醇类是滇山茶花的主要挥发物成分,分别占46.468％、27.035％和21.609％.     

响应面法优化麻疯树花粉离体萌发培养基的研究

麻疯树因其种子含油率较高,种子油提炼的生物柴油可部分替代汽油,而成为一种极具潜能的能源作物,但由于产量低,麻疯树在热带、亚热带的发展受到极大限制。杂交育种是提高产量的重要手段,杂交亲本花粉生活力的高低直接影响到育种的成效。因此,寻求麻疯树离体花粉萌发的最适培养基配方,探明花粉萌发培养基中各主要培养基成分间的交互作用对生产上麻疯树杂交结实率和种子产量的提高具有重要意义。该研究以麻疯树开花初期雄花上花药刚散粉时的成熟花粉粒为材料,采用Box-Behnken设计(Box-Behnken design,BBD)的响应面法,对麻疯树花粉离体萌发培养基中各主要培养基成分的浓度配比及各主要培养基成分的交互作用进行了研究。以花粉萌发率为响应指标,建立了4种营养成分(蔗糖、硼酸、硝酸钙、硝酸钾)与花粉萌发率的响应面模型,并对各主要培养基成分的浓度配比进行了优化。通过R软件进行响应面分析的结果表明:4因素对花粉萌发率的影响顺序为蔗糖硼酸硝酸钙硝酸钾;蔗糖与硼酸、蔗糖与硝酸钙、蔗糖与硝酸钾之间的交互作用显著。响应面建模优化后的最佳培养基为13.77%蔗糖+32.14 mg·L~(-1)硼酸+22.21 mg·L~(-1)硝酸钙+19.95 mg·L~(-1)硝酸钾+200 mg·L~(-1)硫酸镁,在此条件下的理论萌发率为99.73%。采用此培养基成分配比得到麻疯树花粉离体试验萌发率为98.97%,与理论响应值相吻合,同时也表明利用BBD设计的响应面模型进行麻疯树花粉离体萌发培养条件优化方法的有效性。     

植物气味腺研究进展

气味腺是花器官上能够产生和释放花气味的特殊腺体结构,在传粉过程中与其他花部性状结合能够吸引传粉者访花,气味腺的研究有助于揭示动物与植物之间的协同进化机制,此外,气味腺外部形态特征及细胞微形态可作为分类依据之一。对气味腺的结构、类型和检测方法,及其在植物科属中的分布情况进行了归纳总结,并对气味腺在传粉过程中和分类学上的意义进行了分析。最后提出只有结合分子实验技术手段,全面综合考虑繁殖生物学和植物化学的分析方法,才能深入理解气味腺的多样性与演化。     

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。     

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。     

Identification, Expression and Functional Analysis of a Receptor-like Cytoplasmic Kinase, OsRLCK1, in Rice

Pollination involves a series of complex cellular interactions and signal transduction events. Numerous reports have suggested a central role for protein kinases in pollen germination and pollen tube growth and a large number of receptor-like kinases have been detected exclusively in pollen in higher plants. However, few are well characterized, especially for the receptor-like cytoplasmic kinases. Here we report a receptor-like kinase gene, OsRLCK1, which belongs to the receptor-like cytoplasmic kinase Ⅷ subfamily. Real-time quantitative polymerase chain reaction analysis and whole mount RNA in situ hybridization showed that OsRLCK1 is a pollen-specific gene and expressed only in the mature pollen. When expressed in the onion epidermal cells, the OsRLCK1-GFP fusion protein was diffused throughout the cell, indicating its cytoplasmic and nuclear localization. The Maltose Binding Protein-OsRLCK1 recombinant protein was found to be capable of autophosphorylation on threonine residue, showing that it encodes a functional kinase. These results suggest that OsRLCK1 is likely to play a role in a signaling pathway associated with pollen performance during pollination in rice.     

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。     

野生荞麦细柄野荞麦的繁殖生物学特性研究

该研究通过野外观察和人工控制实验相结合的方法,从开花动态、花部基本特征、繁育系统、传粉生物学及种子性状等方面对荞麦属(Fagopyrum Mill.)植物细柄野荞麦(Fagopyrum gracilipes)的繁殖生物学特性进行了探究,并分析了各性状对其繁殖的贡献。结果表明:在贵州威宁,细柄野荞麦的花果期常为每年的6—10月,单花序和单花的花期分别为13～21 d和1～3 d。花较小,直径为(3.99±0.12) mm,花柱和花药高分别为1.30和1.65 mm,花直径与花被片长和花被片宽呈显著正相关,花柱高与花药高呈极显著正相关。细柄野荞麦花粉胚珠比为371±16.40,杂交指数为2,套袋实验显示其自交、异交亲和,表明其繁育系统为兼性自交,部分异交亲和。细柄野荞麦的访花昆虫较少,主要为膜翅目(Hymenoptera)、双翅目(Diptera)和鞘翅目(Coleoptera) 7个科的9种昆虫,食蚜蝇科(Syrphidae)昆虫是其主要传粉昆虫。细柄野荞麦果实存在有翅和无翅两种类型,有利于其适应不同的传播方式,种子较小,千粒重为(1.05±0.04) g,萌发率较低,播种后30 d的累积萌发率为(19.60±2.14)%,但萌发整齐,主要集中在前5 d。综上所述,细柄野荞麦灵活的繁育系统为其产生大量种子提供了保障,多样的果实传播方式和整齐的种子萌发特性为其占据更广阔的生境成为群落优势种创造了基础。     

天南星科植物的花多样性与传粉策略

天南星科植物具有特殊的佛焰苞花序及多样化的传粉策略, 是研究被子植物花的分化与动植物之间进化生态学联系的理想材料。本文简述了天南星科不同类型的花序结构及其传粉适应意义, 总结了天南星科传粉策略的基本类型与演化历史。天南星科的苞片结构主要包括原始型、外展平面型、直立宽佛焰苞型和直立狭佛焰苞4种类型, 呈现出从简单的片状与外展平面状结构向复杂的立体包裹状的佛焰苞结构演化的趋势。肉穗花序可分为两性花花序、单性花雌雄同序和单性花雌雄异序3种类型, 演化路线为两性花花序→单性花雌雄同序→单性花雌雄异序。天南星科的传粉者主要有鞘翅目、双翅目、膜翅目昆虫, 表现出5种主要传粉策略: 食物报酬型互利传粉、气味吸引型欺骗性传粉、交配场所型互利传粉、产卵场所型互利传粉和致死陷阱型欺骗性传粉。天南星科植物通过花序的形状、颜色、产热以及花部挥发物来吸引传粉者, 其中最主要的挥发物有二甲基硫化物、甲基吲哚化合物、萜类和苯类化合物, 模拟食物或产卵场所信号吸引鞘翅目甲虫和双翅目昆虫为其传粉。天南星科植物的佛焰苞被认为是促进该科物种分化的一个重要结构, 但该性状的演化历史及其与传粉系统分化之间的内在联系尚不明确。利用现代分子生物学技术以及模型模拟等手段, 结合生理生态学方法深入探究传粉事件与天南星科植物的花多样性以及物种分化之间的联系, 有望提升关于植物-传粉者互作与植物的花多样性分化之间关系的认识, 并丰富对被子植物多样性演化相关研究的理解。