传粉：自然的约定

“人间四月芳菲尽”、“开到荼蘼花事了”,百花争艳的春季已经逐渐步入尾声。怒放的鲜花也在这段短暂的时日中完成了大自然赋予它们的使命——传粉。花是植物的生殖器官,有花植物只有通过花的传粉、授粉,才能产生果实和种子,从而传种接代。自然界中,花的传粉多为异花传粉。同一植株上不同花朵间的传粉,或同种植物不同植株间花朵的相互传粉,都属于异花传粉,它是植物后代生命力顽强的有力保障。在长期的进化过程中,异花传粉逐渐成为大多数有花植物的传粉方式。     

栽培细叶百合的传粉生态

对栽培的细叶百合进行传粉生态学的初步观察结果显示：细叶百合2:30～3:00开始开花,5:30～7:00完全开放;单花开放时间3～4 d,群体花期为12 d。花蜜分泌在开花当日,分泌高峰在9:00～11:00,花蜜分泌与昆虫访花谐调一致。花蜜成分主要为葡萄糖、阿拉伯糖和β－D吡喃果糖,花朵挥发物的成分是软脂酸、软脂酸甲酯、肉豆蔻酸、月桂酸、3－叔戊基戊酮、十三烷和1－甲基,2异丙烯基环丁基乙醇。访花昆虫主要是蝶类、蜂类和蝇类;传粉昆虫为绿豹蛱蝶、大红蛱蝶、绢粉蝶及单齿切叶蜂、小齿淡脉隧蜂,其中小齿淡脉隧蜂的传粉活动最为活跃。晴天时小齿淡脉隧蜂访花频率的日变化与光照的日变化呈极显著的正相关,与温度的日变化呈显著的正相关,与湿度的日变化呈显著的负相关;阴天时与空气温度相关极显著,与空气湿度相关显著。细叶百合以异花虫媒传粉为主,部分自交可育。     

信息化合物对薜荔榕小蜂选择行为的影响

爱玉子和薜荔均为桑科榕属植物,与薜荔榕小蜂保持稳定的共生关系,信息化合物在维系榕树与其传粉小蜂的共生关系中起决定性作用。应用Y型嗅觉仪检测两种来源的薜荔榕小蜂对8种单一信息化合物和芳樟醇、苯甲醇和松油醇组成的混合信息化合物的趋向性反应。实验结果表明:3%和5%芳樟醇、5%的苯乙烯、7%苯甲醇、5%和7%松油醇以及7%金合欢醇对两种来源的薜荔榕小蜂均具有显著的吸引作用,7%苯甲酸甲酯对两种来源的薜荔榕小蜂有显著的趋避作用,香兰醛对两种来源的薜荔榕小蜂的行为没有显著的影响,从而表明信息化合物的种类和浓度均显著影响薜荔榕小蜂的选择行为。5%芳樟醇、3%松油醇和3%苯甲醇的混合信息化合物组合对两种来源的薜荔榕小蜂具极显著的吸引作用,信息化合物之间的交互作用极为显著。两种不同来源的薜荔榕小蜂对信息化合物反应的异同,表明两种不同来源的薜荔榕小蜂与各自宿主之间的化学通讯信号传导上存在差异,同时也表明两种不同来源的薜荔榕小蜂之间存在密切的亲缘关系。在榕树接受期花序的挥发物成分中广泛存在并占较大比例的信息化合物(例如芳樟醇),可能与榕小蜂对寄主的远程定位有关,而近距离的专性定位却是依赖于各种信息化合物严格按一定浓度、比例组成的化学图谱。实验结果为榕-蜂共生体系的化学生态学理论研究和爱玉子高产栽培提供科学依据。     

聚果榕两种非传粉小蜂产卵与果实脱落的关系

在聚果榕与其传粉榕小蜂Ceratosolen fusciceps组成的互利共生系统中,与传粉榕小蜂共存的还有榕树的寄生性小蜂Platyneura testacea和Platyneura mayri.这些寄生性小蜂由于不能给榕树带来任何收益而只是利用榕树的种子或与传粉小蜂竞争植物的雌花资源,因而可能导致榕树与榕小蜂之间合作系统的崩溃.植物果实的脱落机制普遍被认为是维持系统稳定的关键因素之一.然而,定量实验和野外观测发现P. mayri产卵并不会引起果实脱落,只有P. testacea产卵会使果实大量脱落.通过对3株样树进行比较发现:当产卵时的P. testacea数量越多时,它产生的瘿花数就越多,榕果发生脱落的比例越高.P. testacea的过度产卵是导致榕果选择性脱落的主要原因.结果表明:脱落机制并不能完全阻止非传粉小蜂的寄生,榕树只能选择性地脱落掉先于传粉小蜂产卵的榕果.这也同时表明维持榕树与榕小蜂互利共存的机制不仅仅只有榕果的脱落机制,可能还存在其它未被发现的机制.     

东亚七筋姑的传粉生物学研究

以陕西镇坪化龙山地区的东亚七筋姑自然居群为对象,通过重力玻片法、套袋法和人工授粉对其进行连续的传粉生物学观察和研究,以明确其散粉规律和繁育系统.结果表明,东亚七筋姑的花期在五月中下旬,单花花期2～3 d,整个花序的花期随花序大小的不同而异,一般为3～7 d;东亚七筋姑为虫媒传粉,其访花昆虫大多为小型昆虫,主要种类有小型甲虫、蚁类和蝇类等;东亚七筋姑自花传粉是可育的,存在异花传粉,不存在无融合生殖,自然条件下结籽率为58%,人工异株异花授粉结籽率为82%.可见,东亚七筋姑的繁育系统为兼性异交类型,需要传粉者.     

地下结实植物白番红花的繁育系统与传粉生物学

地下结实是植物用来防御不利环境的一种策略, 研究地下结实植物的繁殖特性, 可以揭示它们的繁殖对策多样性, 对于探讨环境选择压力对其繁育系统及后代适合度的影响具有重要意义。白番红花(Crocus alatavicus)是一种分布在天山西部亚高山带、具地下芽和地下结实特性的早春短命植物。我们采用野外观测和统计分析方法, 对该物种的繁育系统与传粉生物学及其对亚高山环境的适应进行了研究。研究结果表明: 白番红花具有先花后叶的特性, 于4月上中旬始花, 呈爆发式开花式样; 花白色, 无花蜜无气味; 开花时, 下位子房位于地下, 花蕾在地上开放并随光照变化而开闭; 单花花期为6–9 d, 花萎蔫时花粉活性仍保持在75.39±5.69%, 柱头可授期为8 d。人工授粉实验结果显示, 该物种属于兼性异交繁育系统, 且具有自主自花授粉能力。白番红花属于泛化传粉系统, 鲁熊蜂 (Bombus lucorum)、老条蜂 (Anthophora senilis)和黄腹地花蜂 (Andrena capillosa)是有效传粉昆虫, 通过采食花粉进行传粉, 访花频率分别为0.50±0.27次•花–1•h–1、0.18±0.08次•花–1•h–1和0.13±0.05次•花–1•h–1。在天山西部亚高山早春环境中, 白番红花不仅利用其开花式样、泛化传粉系统及早春空白生态位来提高传粉效率, 而且通过自交亲和及主动自花授粉等繁育系统特征来弥补传粉昆虫少及访花频率低的不足, 从而保障繁殖成功。     

中国特有兰科植物褐花杓兰的繁殖生物学特征及其与西藏杓兰的生殖隔离研究

作为被子植物中最进化的类群, 兰科植物通常依靠种内特化的传粉者而形成种间物种隔离。褐花杓兰(Cypripedium smithii)与西藏杓兰(C. tibeticum)是杓兰属大花亚组中的两个近缘种类, 二者形态特征相似, 分布区也存在明显重叠。在西藏杓兰繁殖生物学特征已知的基础上, 本文对褐花杓兰的繁殖生物学特征进行了研究, 并对褐花杓兰与西藏杓兰进行了外部形态比较。结果表明, 4个居群中普遍存在西藏杓兰和褐花杓兰间的一系列形态过渡类型, 两个物种并没有明确的形态差异。褐花杓兰与西藏杓兰杂交亲和, 传粉观察也表明褐花杓兰由熊蜂(Bombus)蜂王传粉, 具有与西藏杓兰相同的传粉系统。因此, 在自然条件下, 西藏杓兰与褐花杓兰之间可能会存在较频繁的基因流, 从而产生一系列中间过渡类型。将它们分为两个独立的物种并不是最好的选择, 建议将其合并为一个种。     

绣球茜的二型花柱及其传粉生物学初步研究

首次对绣球茜(Dunnia sinensis Tutch)的花药和柱头高度、花粉和柱头形态,以及人工辅助授粉的结实情况等进行了研究.结果表明:绣球茜在同一居群中同时具有长花柱(Pin 型)和短花柱(Thrum)两种花型,长花柱植株的柱头和雄蕊高分别为9.61±0.36 mm和6.79±0.38 mm,短花柱则为6.11±0.56 mm和8.96±0.59 mm,表现出互补式雌雄异位的花部特征.通过人工辅助授粉,两种花型植株的自交和同型植株间异交都不结实,仅在型间异交方能正常结实,说明绣球茜中存在极强的自交不亲和和型内不亲和现象.在花粉与柱头形态方面:长柱型花的单花花粉量(38555.6±6258.4)显著地小于短柱型花(52145.45±8924.5)(t=4.009,P＜0.01),长柱花和短柱型花的胚珠数分别为38.73±1.85和39.1±2.25(t=-4.13,P＞0.01);长柱型花花粉粒的大小(极径21.27±0.70 μm)显著地小于短柱花(21.92±0.79μm)类型(t=3.890,P＜0.01),而柱头乳突大小长柱类型要大于短柱类型,表现出明显的二型性.研究结果表明绣球茜是一种典型的二型花柱植物.此外,对其传粉昆虫及昆虫访花行为的观察表明,蝶类(青风蝶属Graphium)和蜂类(熊蜂Bombus sp.和木蜂Xylocopa magnifica Smith)为绣球茜的主要访花昆虫和传粉昆虫,它们能够在两种不同花型植株之间有效地传粉.     

传粉生物学研究获新成果

对大多数的开花植物来说,需要将一朵花里面的花粉搬运到另一朵花的柱头上,才有可能完成雌雄交配,并产生后代,而搬运花粉的任务,多数情况下需要动物来完成。在动物协助植物传粉的同时,多数植物为动物提供花粉、花蜜等作为报酬。