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马仲辉副教授团队在蜘蛛抱蛋属植物传粉生物学研究中取得新进展

来源: 日期:2022-04-18 阅读:

 

自然界中,大多数被子植物都在枝头或茎干等显要位置开出“招摇的花朵来吸引传粉生物为其提供传粉服务。而天门冬科蜘蛛抱蛋属(Aspidistra Ker Gawl.)植物却显得格外低调,该属植物的花色泽暗淡,没有花蜜,贴近地表生长,常被林下落叶所掩盖。然而,蜘蛛抱蛋属植物的花虽外观朴实,但其内在结构却高度特化,花粉隐匿在柱头下方,且自交不亲和。最神奇的是,很多蜘蛛抱蛋属植物拥有一个酷似蘑菇的柱头,目前这种蘑菇状柱头的功能以及其对应的传粉机制仍然扑朔迷离。

在此前的研究中,已经有学者报道双翅目的蕈蚊(fungus gnat)为拥有蘑菇状柱头的蜘蛛抱蛋属植物(A. elatior, A. formosa, A. marasmioides)的有效传粉者。但因为蜘蛛抱蛋的花不提供花蜜报偿,此前的研究也没有观察到被访的花中有虫卵或幼虫,蕈蚊似乎没有从花朵中得到任何的好处。其两者之间的传粉互作机制一直谜团重重。蕈蚊通常以真菌的子实体作为产卵场地,作为传粉昆虫在现有的传粉系统中是个“非主流”的存在,大部分蕈蚊传粉植物都通过欺骗和拟态来吸引蕈蚊。因此在此前的研究中,很多学者猜测蜘蛛抱蛋的蘑菇状的柱头是一种产卵场地的拟态,旨在欺骗蕈蚊,因此蕈蚊-蜘蛛抱蛋是一种欺骗式传粉关系。那究竟蕈蚊是被花欺骗还是存在未知的互利关系呢?

为了进一步研究蜘蛛抱蛋属植物与蕈蚊之间的传粉互作关系,买球入口(集团)股份有限公司马仲辉副教授团队选择了具有典型蘑菇状柱头的长瓣蜘蛛抱蛋Aspidistra longipetala为主要研究对象,通过三年的持续野外观察和室内研究,揭示了长瓣蜘蛛抱蛋采用的是提供产卵地式的传粉机制(brood-site pollination system),而非欺骗式传粉机制。长瓣蜘蛛抱蛋具有独特的花部结构,花药隐匿在蘑菇状柱头的下方,柱头与花冠筒之间具有狭窄的通道,仅允许小型昆虫经过。蕈蚊(Bradysia sp.)访花时在柱头上爬行,并且进入柱头下部的腔室产卵,产卵后身上沾满花粉后飞行至另一朵花产卵,随之替长瓣蜘蛛抱蛋完成了异花授粉。蕈蚊在其柱头上的卵能孵化为幼虫,幼虫通过取食柱头进而发育成成虫。本研究首次证实了蜘蛛抱蛋属植物和双翅目昆虫蕈蚊之间存在互惠传粉关系,这种产卵地式传粉在整个蕈蚊传粉系统中也是非常罕见的。本研究对进一步理解有花植物中的“小众”类型与“非主流”传粉者类群之间的相互作用机制具有重要意义。

研究成果以“To cheat or to treat? Fungus gnat pollination in Aspidistra为题于2022414日在线发表在生态学领域经典期刊《Ecology》上。买球入口(集团)股份有限公司硕士研究生林威为该论文的第一作者,中国科学院昆明植物研究所博士研究生徐苑卿为共同第一作者,马仲辉副教授为通讯作者,广西大学为第一作者单位。