毛瓣杓兰传粉生态学研究获进展

上一篇 / 下一篇  2011-04-25 16:20:33

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  2011年4月18日中国科学昆明植物所的研究人员在国际著名期刊《美国科学院院刊》(PNAS)上在线发表了题为“Flowers of Cypripedium fargesii (Orchidaceae) fool flat-footed flies (Platypezidae) by faking fungus-infected foliage”的研究论文。审稿专家对该篇文章给予了高度评价,并将其入选为当期PNAS杂志的重点推荐。

  随着全球气候变化和人类社会的发展,伴随而来的生境破坏、物种多样性降低和生态系统功能丧失已成为全人类都必须面对的重大问题。全球五分之一以上的植物种类都受到不同程度的威胁,有些甚至已濒临灭绝。对栖息地依赖性很高的兰科植物,首当其冲成为植物多样性保护中的“旗舰”类群。

  兰科是被子植物最大科之一,其多样化的生活史、特化的花部结构以及与昆虫的协同进化使得其长期以来备受关注。达尔文在他的经典著作《兰花的传粉》中,描述了许多兰花与昆虫精巧的传粉系统,但他忽视了欺骗性传粉的存在。事实上,近三分之一的兰科植物都依赖于欺骗性传粉,这些兰花不为传粉昆虫提供任何形式的报酬,而通过精巧的花部结构设计和花气味等拟态有报酬的花、雌性昆虫、昆虫栖息地、产卵地和大型真菌等,从而诱骗“天真”的昆虫为其传粉。欺骗性传粉在兰科植物的物种分化、多样性形成和演化中起到重要作用。

  中国科学院昆明植物研究所博士生任宗昕在导师李德铢研究员和王红研究员的指导下,在云南东北部巧家药山国家级自然保护区,对中国特有珍稀濒危植物毛瓣杓兰(Cypripedium fargesii)开展了历时四年(2007-2010年)的传粉生态学研究。研究确定了双翅目扁足蝇科的扁足蝇(Agathomyia sp.)为其传粉昆虫,该类昆虫作为有花植物的传粉者为首次报道。扁足蝇卵和幼虫在大型真菌的子实体上发育,幼虫以子实体为食,成虫以真菌孢子为食。在毛瓣杓兰上捕获的扁足蝇口器和身体的其他部位发现大量枝孢菌(Cladosporium sp.)的菌丝和呈链状的分生孢子。毛瓣杓兰叶片表面具有深褐色斑点,形似受真菌感染的霉斑。斑点中央的毛状体由多细胞组成,与枝孢菌串珠状的孢子相似,从而在视觉上吸引扁足蝇的访问。同时,毛瓣杓兰的花发出似腐败叶子的气味,其中的异戊醇、2-乙基己醇和正己醇普遍存在于枝孢菌的挥发物成分中,异戊醇为典型霉菌的气味成分。

  毛瓣杓兰不为扁足蝇提供任何形式的报酬,带斑点的叶片和花气味拟态被枝孢菌感染的叶片,从而达到诱骗扁足蝇传粉的目的,这在有花植物的传粉中是一种全新的拟态方式。毛瓣杓兰对扁足蝇有很高依赖性,这个特化传粉系统使得该种兰花有较高的灭绝风险。

  审稿专家认为该研究是传粉生态学一个令人兴奋的发现,为传粉昆虫谱增加了一个新的类群,其中叶片参与拟态过程令人称奇;该研究揭示了一种新的欺骗性传粉机制,这种拟态方式可能在兰科植物的食物拟态和真菌拟态中架起一座桥梁。

  该研究得到了973项目(2007CB-411600)和国家自然科学基金(30670160)的支持。


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