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受威胁植物海菜花的两性模拟和“不完美”的欺骗性传粉

文章来源:分类室、植化室、植物园  |  发布时间:2020-09-16  |  作者:杨静  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 

  在自然界,很多植物通过向传粉者提供回报(如花蜜、花粉等)诱使传粉者为其传粉。但有的植物不为传粉者提供回报,而是利用拟态来欺骗传粉者为其传粉,这种现象被称为欺骗性传粉(deceit pollination)。兰科植物提供了许多欺骗性传粉的著名案例,在这些欺骗性传粉体系中,模拟者和被模拟对象常常是不同的物种。而在一种被称为两性模拟(intersexual mimicry)的欺骗性传粉中,模拟者和被模拟对象则是同一种植物。在自然界,仅约6%的被子植物为雌雄异株,其中一些植物存在雄花有回报而雌花无回报的特征。一个物种的生殖成功需要保证传粉者既访问雄花也要访问雌花。在这类植物中,无回报的雌花如何通过模拟有回报的雄花从而欺骗传粉者访问成为了一个有趣的研究问题。 

  海菜花(Ottelia acuminata)是分布在中国南部的一种雌雄异株的水生植物,曾为云南高原湖泊的象征。它对水体污染敏感,仅轻度污染就能导致一个水体内所有的海菜花消失,曾经有海菜花分布的很多湖泊现在已经难见其踪影。虽然中国高等植物受威胁物种名录(2017)将海菜花评为易危(VU),但其脆弱性超过陆生的受威胁植物,国家科技基础资源调查专项中国西南地区极小种群野生植物调查与种质保存项目(2017FY100100)将其列入了调查物种。 

  研究发现海菜花存在两性模拟的欺骗性传粉:海菜花的雌花对传粉者(中华蜜蜂)没有回报,但雌花的花部形态、花部色素及花香的成分和比例与有花粉回报的雄花极其相似。有趣的是,海菜花雌花散发的花香显著高于雄花且尺寸略大,这两个特征都有利于雌花在与雄花竞争传粉者访问中有更佳的广告效果,但是也意味着海菜花在进化过程中可能受到了花粉限制(pollen limitation)的影响,即雌花的成功传粉可能长期受到传粉者不足的限制。 

  那么,雌性海菜花的模拟是否成功欺骗了传粉者呢?研究发现,虽然海菜花种群的雌雄株比例约为17,但中华蜜蜂的访花行为在次数上对雄花有显著偏好。这意味着中华蜜蜂能够识别雌雄花并更多的访问了雄花,雌花的欺骗并不完美。但是,这个结果并没有导致此研究中的海菜花种群出现强烈的花粉限制。夏婧等(2013)研究发现种群大小和雌雄花比例会影响海菜花人工种群的花粉限制。结合他们的研究,研究人员推论:虽然海菜花雌花的模拟并不能完全骗过传粉者,但是仍起到了避免传粉者强烈歧视并引导传粉者偶然受骗的效果,保证了传粉者的访问中仍有一小部分给予了雌花(有研究认为偶然地访问无回报的花对传粉者的惩罚是微小的,并不会导致传粉者强烈的去避免这种错误)。因此,在传粉者数量及访花次数高的种群中,雌花获得的访花数量提高并抵消了传粉者歧视可能引发的花粉限制。而一个足够大、雄花足够多的海菜花种群,预告了丰富的回报,更可能获得传粉者的光临。这时,两性模拟的欺骗性传粉虽然不完美但已足够有效了。这个研究对保护海菜花及具有类似传粉机制的植物有重要的意义,揭示了这类植物的繁殖和更新对传粉者数量及其访花行为具有较高的依赖,在遭遇种群萎缩时可能会更加脆弱,也提醒保护工作者对海菜花和类似植物开展人工种群恢复或重建时需要重视构建合理的种群规模和雌雄比例。 

  该研究交叉结合了保护生物学、动植物协同进化和植物化学生态学的研究方法,以“Intersexual mimicry and imperfect deceit of a threatened aquatic herb Ottelia acuminata为题在线发表于Journal of Systematics and Evolution期刊。杨静与牛洋为共同第一作者,陈高和蔡祥海为共同通讯作者。 

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(责任编辑:李雪)

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