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。     

滨海湿地植物种群Allee效应驱动机制研究进展

Allee效应是指生物个体适应度与种群规模或密度之间呈正向关联的现象,因与植物种群动态和种群灭绝密切相关而受到生态学家的普遍重视。阐释多重胁迫下滨海湿地植物种群响应机制,从保护生物多样性和维持生态系统稳定性层面发展系统性生态修复措施成为相关研究关注的重点。本研究分别从遗传过程、花粉扩散过程和生物互作关系不同层面,总结分析了植物种群Allee效应驱动机制的研究进展。一方面,植物因遗传过程中近交衰退、遗传变异丧失、有害突变累积等遗传结构改变造成繁殖失败而引发Allee效应;另一方面,植物花粉扩散过程和动植物互作关系影响下的花粉限制也通过影响植物种群繁殖力成为驱动Allee效应的关键因素。滨海湿地水盐梯度变异及格局破碎化影响下,植物种群遭受Allee效应的风险需引起关注,维持滨海湿地植物种群适宜分布格局和生物连通过程成为缓解Allee效应的重要手段。结合生理学与化学生态学研究手段和长时间尺度动态监测技术,有助于进一步阐释环境及生物等多重胁迫下Allee效应的非线性驱动机制。     

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。     

两种生境间大花百合不同性别表型开花及传粉特征的差异

植物的花期物候与花部综合特征均体现了其对生存环境的适应, 是与周围生物及非生物环境长期适应进化产生的结果。大花百合(Lilium concolor var. megalanthum)野外种群中具有雄性植株和两性植株两种不同性别表型。该研究以人为干扰较弱的孤山屯湿地以及人为干扰较强的金川湿地的大花百合为材料, 通过对两种生境间不同性别表型植株的花期物候、花部综合特征以及主要传粉昆虫的访花行为进行比较研究, 探究大花百合的开花及传粉特征在两种生境间的差异。结果表明: 孤山屯湿地内大花百合种群的始花期、盛花期、末花期均早于金川湿地。孤山屯湿地内大花百合的雄性植株在初开时花粉活力高于金川湿地, 而两种生境间的大花百合两性植株的花粉活力总体变化趋势一致。孤山屯湿地内大花百合雄性植株初开时的花蜜含量较高, 而后缓慢下降; 而在金川湿地内则是先增长, 48 h后开始下降。孤山屯湿地内大花百合两性植株的花蜜含量在开花24 h后开始下降, 金川湿地内则是48 h后才开始下降。孤山屯湿地内大花百合无论是雄性植株还是两性植株, 糖含量达到峰值的时间均比金川湿地晚。两种生境中大花百合两性植株的柱头可授性均保持较高水平。两种生境分布的大花百合主要传粉昆虫为中华蜜蜂(Apis cerana)、蓝灰蝶(Everes argiades)和老豹蛱蝶(Argyronome laodice)。孤山屯湿地内中华蜜蜂及蓝灰蝶对大花百合的访花频率均显著低于金川湿地, 但老豹蛱蝶的访花频率显著高于金川湿地。3种访花昆虫中, 中华蜜蜂的访花效率最高, 蓝灰蝶与老豹蛱蝶起到补充授粉的作用。两种生境间大花百合花期物候和花部综合特征的变化与当地小气候和传粉昆虫数量有关, 这种变化是大花百合经过长期适应而产生的。     

自交与异交象牙参属植物的蜜腺结构及其生物学意义

蜜腺是有花植物与传粉昆虫构建互惠关系的关键花部结构,解析不同繁殖特性物种间蜜腺结构的差异可为理解有花植物繁殖特性的演化提供理论依据。以传粉系统高度特化、异交实现有性生殖的早花象牙参（Roscoea cautleoides）和缺乏有效传粉者、主动自交实现有性生殖的无柄象牙参（R. schneideriana）为材料,通过野外测量2个物种蜜腺特性、超景深显微镜观察和石蜡切片染色,探究早花象牙参与无柄象牙参在蜜腺分布位置、外部形态及内部结构的异同。结果表明：2个物种均具有结构蜜腺,从外部形态来看,早花象牙参蜜腺体积较大、分泌糖浓度较高的花蜜,而无柄象牙参蜜腺体积较小、无花蜜分泌;从内部结构来看,早花象牙参蜜腺结构特化、各个组成部分有明显的区分,而无柄象牙参蜜腺出现一定程度的退化。该研究结果为揭示早花象牙参与无柄象牙参在花部特征、传粉机制及繁育系统的差异以及无柄象牙参蜜腺无花蜜分泌的可能机理提供了重要的形态学依据,也为深入地探讨植物与传粉动物间的协同进化关系以及理解蜜腺多样性的起源与维持机制奠定了科学基础。     

Effects of soil nitrogen levels on growth and defense of the native and introduced genotypes of alligator weed

土壤氮水平对喜旱莲子草原产地和引入地基因型生长和防御的影响 同种植物生长在资源丰富生境中的个体,其防御水平被认为低于生长在资源匮乏生境中的个体。然而,生境的养分水平如何影响植物的诱导抗性和耐受性,以及这种影响在入侵植物的原产地和引入 地种群间是否存在差异,目前均知之甚少。本研究以入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的原产地阿根廷和引入地美国的基因型为研究对象设计同质园实验,以探究土壤氮水平对植物的生长、组成和诱导性[莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)取食诱导]化学防御以及耐受性的影响。实验中,我们测定了植物总生物量、伸长速率(生长速率的表征)以及叶片和根系中总碳、总氮和三萜皂苷(化学防御物质)的含量。研究结果显示,植物在低土壤氮水平下表现出较高的组成抗性(植物在低土壤氮水平下的叶片三萜皂苷含量高于其在高土壤氮水平的33%)和耐受性[植物被取食后总生物量下降的程度更低(植物在高土壤氮水平和低土壤氮水平下被取食后总生物量分别下降了24%和15%)],而在高土壤氮水平下表现出较高的诱导抗性(在高土壤氮水平下的植物被取食后叶片三萜皂苷含量与空白对照的植物相比升高了24%)。植物的组成抗性和耐受性与生长速率存在权衡,但诱导抗性与生长速率存在显著的正相关性。此外,引入地基因型在低土壤氮水平下叶片碳含量显著低于原产地基因型(-6%),但这种差异在高土壤氮水平下消失。这些结果表明,土壤氮水平 影响植物对不同防御策略的选择偏好,并且在决定引入地基因型的表现时与植食作用存在交互作用。