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昆明植物所在传粉昆虫飞行声音是否刺激植物适应性响应发表专题评述

文章来源:中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室  |  发布时间:2020-06-24  |  作者:任宗昕,王红  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  地球上有约369 000种被子植物,其中约90%的种类需要传粉动物为它们传粉而实现繁殖。植物-传粉者相互作用是生命世界中最丰富和有趣的关系之一。除了一些特殊的传粉关系之外,植物-传粉昆虫的互作关系是通过传粉昆虫的觅食行为而建立起来的。因此,传粉昆虫所依赖的花资源,包括花蜜和花粉的存在与否,以及这些资源在植物种间、种内,以及种群个体间的变异往往决定了传粉昆虫的访花行为,进而影响植物自身的繁殖适合度。 

  Veits等(2019221483-1492)在生态学顶级期刊Ecology Letters发表了题为“Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration”的文章,作者们研究发现柳叶菜科海边月见草(Oenothera drummondii)在没有噪音的环境中,附近昆虫飞行的声波通过对花瓣的震动,在3分钟内能刺激花蜜的糖浓度从16%增加至19%,而花蜜量并不受昆虫飞行声音的影响。该研究提出这种机制是植物对昆虫飞行声音的适应性行为,以此获得较高的繁殖适合度。 

  最近,中国科学院昆明植物研究所植物多样性演化和生态适应团队王红研究组及访问教授Graham Pyke等针对Veits等(2019)的研究做出专题评述:昆虫飞行发出声音导致的植物花部震动进而影响花蜜的分泌,花蜜的所有特征包括花蜜量、糖浓度和糖的组成等都可能在不同程度上受其影响,但是这种影响的方向性和程度目前并无实证。Veits等的实验室模拟的结果在自然环境中是否如此并不清楚。究其原因,首先,实验所用的声波为自然界中昆虫飞行震动的最大值,并且忽略了背景噪音的影响;其次,传粉昆虫飞行时可能会靠近花,但不一定访问花,或吸食花蜜;再者,声波导致的花蜜浓度改变与花朵的总花蜜产量有关,在无噪音的环境中花蜜量也可能变化。此外,Veits等观察到花朵被昆虫访问之后糖浓度持续增加,同时不受昆虫再次访问的影响;花蜜在黄昏到第二天的清晨分泌,而白天的花蜜特征变化很小,蜜蜂仅在黄昏时访花,天蛾在夜间访花。事实上,在自然条件下,海边月见草具有多样化的访花昆虫,并且昆虫访花的时间间隔存在较大的波动,Veits等在实验室中并没有模拟不同时间间隔的访花行为;实验中使用的花多为单花;而该种植物在野外是多花(花序)的、花距长约34毫米,仅有长喙的天蛾访花并能吸食到花蜜,蜜蜂主要取食花粉,而实验室中使用的吸食花蜜的供试昆虫是蜜蜂;其次,该研究并没有检测到花蜜量受声波刺激后的变化。 

  综上所述研究人员建议,昆虫较高的访花频率能很快导致植物花蜜存量的均一化(个体间变异较小),昆虫很难对其声音引起的花蜜糖浓度增加做出行为反应;花蜜糖浓度的增加与昆虫取食花蜜时间不具相关性,而取食时间会受到花蜜量的影响。因此,通过昆虫飞行声音刺激诱导的花蜜糖浓度的改变并没有影响昆虫访花行为和植物的繁殖适合度。 

  相关内容以“Changes in floral nectar are unlikely adaptive responses to pollinator flight sound”为题,在Ecology Letters上在线发表,Graham Pyke教授为第一作者,任宗昕副研究员为共同通讯作者。本研究由中国科学院战略性先导科技专项 (XDB31000000)和中国科学院国际人才计划访问学者(PIFI)计划(2019VBA00372020VBA0004)资助,并得到昆明植物研究所丽江森林生态系统定位研究站的大力支持。 

 

(责任编辑:李雪)

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