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版纳植物园鼠尾草花结构与传粉忠实性研究取得进展

TAG: 传粉 鼠尾草

  植物与传粉者的互作关系一直是植物生态学家研究的热点,这种互作关系普遍被认为体现了双方的利益冲突。传粉者的进化方向是力图通过最经济的方式,即在最短时间内消耗最少的体能获取最大的回报;而被传粉植物的进化动力则是通过最低的代价,有效地接受和输出花粉,即尽可能提高其异交率和繁殖成功。研究表明,植物可采取多种策略,例如进化出不同的花型和花序展示,以操控传粉者的访花行为,提高其传粉效率,从而实现植物自身雌、雄性功能表达的最大化。

  鼠尾草(Salvia)是唇形科最大的一个属,世界各地均有分布。该属植物的典型特征是其杠杆状雄蕊(lever-like stamen)结构,与其传粉者形成了精巧的杠杆式背部传粉(dorsal pollination)的互作机制。中科院西双版纳热带植物园2007级博士研究生张勃在李庆军研究员的指导下,于2008-2009年在丽江玉龙雪山开展了相关研究,深入探索了该属植物杠杆状雄蕊及其花设计的生态功能。

  该研究中,张勃博士巧妙地对圆苞鼠尾草(Salvia cyclostegia)的花设计进行了操控,通过剪除杠杆状雄蕊下臂使杠杆功能失效以及去雄处理,研究了花设计改变和杠杆功能丧失对传粉者访花行为以及繁殖成功的影响。研究发现,该植物的雄蕊杠杆式传粉可视为一种花粉分发机制,能促进花粉散布;尽管传粉熊蜂访问去除雄蕊下臂的花所需的时间显著少于访问对照的花,但熊蜂访问前者的频次显著下降,表明杠杆状雄蕊以及独特的花设计与其传粉者访花忠实性(floral constancy)的形成有密切关系。这种访花忠实性是植物及其传粉者在长期互作进化过程中形成的,对花型和结构的突然改变会干扰传粉者对花的认知,降低传粉效率(尽管这种改变被认为是对传粉者“有益的”,例如减少传粉通道上的障碍)。

  研究得到“973”项目(2007CB411603)及中科院百人计划项目的支持,研究结果已在线发表于Annals of Botany上。

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