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中國熱帶北緣分布的蘭科鎧蘭屬植物傳粉生態(tài)學(xué)研究取得新進(jìn)展

文章來源:中國科學(xué)院東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點實驗室  |  發(fā)布時間:2022-09-05  |  作者:韓周東  |  瀏覽次數(shù):  |  【打印】 【關(guān)閉

 

  蘭科(Orchidaceae)植物極高的物種多樣性形成和維持受到多種因素的互作,其中復(fù)雜多樣的傳粉方式是重要的因素。欺騙性傳粉,如食源性欺騙、性欺騙和產(chǎn)卵地擬態(tài),或者擬態(tài)和報酬并存現(xiàn)象的出現(xiàn)極大地促進(jìn)了蘭花多樣性的演化和適應(yīng)。在蘭科欺騙性傳粉中,一個重要的傳粉系統(tǒng)演化趨勢是蘭花利用體型微小的雙翅目昆蟲傳粉。小型雙翅目昆蟲通常是指體長小于5毫米的小飛蟲,包括蠓科(Ceratopogonidae)、稈蠅科(Chloropidae)和蕈蚊科(Mycetophilidae)等。此類體型微小的雙翅目昆蟲傳粉的蘭花主要集中在新熱帶的腋花蘭亞族(Pleurothallidinae)和澳大利亞的雙尾蘭族(Diurideae)。在雙尾蘭族中,一些種類以真菌為食,或在真菌上產(chǎn)卵的微小型蠅類或蕈蚊作為傳粉者,此外,蘭花唇瓣上具有腮狀紋可能擬態(tài)真菌吸引昆蟲。然而,以上這些類群中的絕大多數(shù)物種缺乏傳粉生態(tài)學(xué)研究,因此小型雙翅目在蘭科植物傳粉中的重要性被低估。

  鎧蘭屬(Corybas Salisb.)隸屬于紅門蘭亞科(Orchidoideae)、雙尾蘭族(Diurideae),該屬分布在喜馬拉雅至東南亞、新幾內(nèi)亞、新西蘭、澳大利亞及其一些島嶼,全屬約 140 種;中國有6種,是該屬分布的北界。該屬植物花小,約1厘米,野外分布和種群數(shù)量少;其花朵形似蘑菇,一直被推測為擬態(tài)真菌,并為蕈蚊傳粉,但由于蕈蚊體型極小,約2-5毫米、飛行軌跡難以捕捉、訪花頻率極低,到目前為止,僅見澳洲蘭花愛好者Rudie H. Kuiter拍攝到鎧蘭屬植物由蕈蚊傳粉的照片,有關(guān)該屬的傳粉生態(tài)學(xué)研究缺乏實證支持,鎧蘭擬態(tài)真菌假說懸而未決。近期,中國科學(xué)院昆明植物研究所王紅專題組在高黎貢山南段開展野外工作發(fā)現(xiàn)了鎧蘭屬中國新分布——雙凸鎧蘭(Corybas geminigibbus),同時詳盡調(diào)查了雙凸鎧蘭和杉林溪鎧蘭(C. shanlinshiensis)的生境、花期和花形態(tài)特征,開展了野外傳粉昆蟲觀察和繁育系統(tǒng)研究。 

  通常,蕈蚊(fungus gnat)昆蟲包括至少6個科(即Sciaridae, Diadocidiidae, Ditomyiidae, Keroplatidae, Bolitophilidae  Mycetophilidae)。該研究在野外觀察和采集到蕈蚊科(Mycetophilidae)的費(fèi)蕈蚊(Phthinia sp.)(雌性1頭),以及伊蕈蚊(Exechia sp.)21雄),它們分別是雙凸鎧蘭和杉林溪鎧蘭的傳粉昆蟲,這在北半球熱帶、亞熱帶是首次報道。該研究結(jié)合繁育系統(tǒng)檢測、傳粉昆蟲性別鑒定、訪花行為以及花氣味分析表明,這兩個物種均為自交親和,但不能自主自交,依靠蕈蚊傳粉結(jié)實。在鎧蘭花距中未發(fā)現(xiàn)花蜜,也未發(fā)現(xiàn)蕈蚊在花內(nèi)產(chǎn)卵,但不能排除產(chǎn)卵地擬態(tài)或食源擬態(tài)(真菌擬態(tài))存在的可能性。此外,觀察發(fā)現(xiàn),鎧蘭的花為蕈蚊提供臨時庇護(hù)所,這也存在棲息地擬態(tài)。該研究提出產(chǎn)卵地擬態(tài)、真菌擬態(tài)和棲息地擬態(tài)三種擬態(tài)模式可能是共存的,但需要更深入的研究。 

  研究成果以Observations on the pollination and breeding systems of two Corybas species (Diurideae; Orchidaceae) by fungus gnats (Mycetophilidae) in southwestern Yunnan, China為題發(fā)表于植物學(xué)專業(yè)領(lǐng)域期刊BMC Plant Biology上。韓周東碩士研究生為論文第一作者,王紅研究員和任宗昕副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)科技專項(XDB31000000)、國家科技部基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(2021FY100200)、國家自然科學(xué)基金 (31971570)、云南省自然科學(xué)基金(2019FB035) 和云嶺學(xué)者項目(YLXL20170001)的支持。 

   文章鏈接 

 

圖1. 雙凸鎧蘭:生境、花形態(tài)和傳粉昆蟲。A. 生境 B. 同域分布的小脆柄菇 C. 雌性蕈蚊停在中萼片上 D . 花形態(tài) E. 攜帶花粉團(tuán)的雌性費(fèi)菌蚊 

 

  圖2. 在雙凸鎧蘭居群的蘑菇和蕈蚊 A. 乳牛肝菌子實體 B. 乳牛肝菌背面的分泌物 C. 蕈蚊及其卵 D. 蕈蚊卵 

 

圖3. 杉林溪鎧蘭:生境、花特征和傳粉昆蟲  A. 生境 B. 花形態(tài) C. 傳粉過程 D. 攜帶花粉團(tuán)的雌性伊菌蚊

(責(zé)任編輯:李雪)

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