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本文对迁地栽培于深圳市全国兰科植物保护研究中心的本地种血叶兰(Ludisia discolor A.Rich.)和外来种银带虾脊兰(Calanthe argenteo-striata C.Z.Tang et S.J.Cheng)的传粉系统和繁殖策略进行了观察和研究。得出以下结论:
1.蝴蝶作为传粉者
菜粉蝶是血叶兰和银带虾脊兰唯一有效的传粉者,两者的花展示与蝴蝶传粉的综合征都较为吻合。血叶兰的花序由很多白色鲜艳的小花组成,唇瓣与蕊柱基部合生形成距,并分泌出花蜜,取食花蜜者必需具备细长且可弯曲的喙才能深入到距内。而银带虾脊兰的花序也是由很多白色的花组成,唇瓣能够为菜粉蝶提供降落平台;有细长的距,但不分泌花蜜,这种无花蜜的距起到假的视觉信号,吸引传粉者前来访花。
2.携带花粉的位置
花部形态的差异导致了蝴蝶携粉位置的差异。在血叶兰中,由于蕊柱、花药与柱头都向左扭转,唇瓣向右扭转,粘盘离距口较远,传粉者携带花粉的部位不是头部、口器或胸部,而是降落时用以平衡身体的左侧足部。而在银带虾脊兰中,花粉块粘盘位于距(口)正上方,两者距离较近,当蝴蝶把喙深入到细长的距中试图吸取花蜜时,喙基部就会触及到距口上方的粘盘,花粉块随之被带出,携带花粉的部位是传粉者用于取食花蜜的喙。
3.蝴蝶传粉的效率
在血叶兰中,58.16%的花其花粉块被移走,51.02%的花其柱头上有花粉沉降,花粉移走与沉降的比值为1.14:1。在银带虾脊兰中,13.70%的花其花粉块被移走,18.52%的花其柱头上有花粉沉降,花粉移走与沉降的比值为0.74:1。血叶兰和银带虾脊兰的花粉被传粉者浪费很少,这可能与传粉者的访花行为和可分割的花粉块有关。
4.自然繁殖成功
2007年和2008年,血叶兰的自然结果率分别为48.94%(n=20)和47.18%(n=20),两年间无显著差异(t=0.313,df=38,.P=0.756);而银带虾脊兰的自然结果率分别为17.44%(n=20)和11.27%(n=20),两年间的结果率差异显著(t=2.146,df=38,P=0.048)。血叶兰的自然结实率远高于银带虾脊兰,这可能与它为传粉者提供报酬有关。此外,血叶兰的花期与菜粉蝶的盛发期较吻合,而菜粉蝶的盛发期未能包括整个银带虾脊兰的花期,因而造成花序上部的花未能被授粉。
5.繁育系统
在血叶兰和银带虾脊兰中,自交和异交在繁殖成功率上都无显著差异;两者都是高度自交亲和的物种;不存在无融合生殖和自动自花授粉的现象。
6.传粉者的访花行为与传粉后果
花序特点和花部形态影响传粉者的访花行为,后者又反过来影响植物的传粉模式和交配系统。血叶兰的花序和花蜜容易造成传粉者连续访问同一花序数朵花,即增加了同株自交的几率。特化的形态,如花部两侧不对称和花药与柱头的相对位置,易促成传粉者把花粉授在同一朵花的柱头上,即造成花内自交。当携带着花粉的菜粉蝶去拜访其它花序上的花时,则会完成花粉在不同植株间的传播,即异花传粉。因此,血叶兰的交配系统是由花内自交、花间自交以及异交组成的混合交配系统。而菜粉蝶在银带虾脊兰上的访花行为将会导致同株授粉和异花授粉。因此,银带虾脊兰的交配系统是由传粉者导致的同株自交和异交的混合交配系统。
7.兰科植物与传粉者的适应对迁地保护的意义
血叶兰和银带虾脊兰在迁地到兰科中心后生长良好,每年花期都有自然结果的现象,居群有逐渐扩大的趋势,表明迁地的可行性。血叶兰的自然繁殖成功率较高,不需要人工授粉就能产生足够多的果实。银带虾脊兰的自然繁殖成功率相对较低,但由于其具有较强的营养繁殖能力,而且蒴果含有大量的种子,在某种程度上弥补了昆虫授粉的不足。这两种兰科植物存在大量的传粉者导致的自交现象,会引起后代遗传多样性降低等效应。但自交可以通过产生足够多的种子来提供繁殖保障,有利于迁移的物种在新栖息地存活并发展起来。可以预测在若干年后,这两个种在兰科中心具有建立稳定的种群的潜力。