唇形科植物花粉性状的比较研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BruceLee_123
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植物最适的性资源配置需要平衡有限的花粉,一方面花粉作为植物的雄配子,要用于完成自身的繁殖,另一方面,许多植物的花粉往往依赖于传粉者的传递,花粉常常被访花者利用消耗。在自然界中,有些植物的花粉直接暴露在外,可被访花者随意采集,而有些植物的花粉却隐藏在花冠之内。目前,我们尚不清楚花粉暴露的植物和花粉隐藏的植物是否进化出不同的防御策略,以保证植物有足够数量的花粉用于繁殖。前人研究发现熊蜂一般喜爱体积相对较小的花粉;其他研究表明花粉中的次生代谢物可能会阻止熊蜂收集花粉的行为。我们推测:(1)花粉隐藏的植物单花花粉量多,这类花粉是熊蜂经常收集的;(2)花粉暴露的植物可能通过提高次生代谢产物的含量来保护花粉,阻止花粉被过度采集。为了验证两个推测,本研究主要以19种唇形科(Lamiaceae)植物为实验材料。我们主要测量了植物的花粉大小、单花花粉量,观察熊蜂收集花粉的行为,并结合植物花粉暴露或者隐藏状态进行综合分析。为了探究花药中次生代谢产物的含量与花粉状态之间的关系,我们对27种唇形科植物花药中所含次生代谢产物含量进行定量比较分析。为了探究不同浓度次生代谢产物对植物繁殖的影响,我们以牛至(Origanum vulgare)为研究对象,测量牛至不同组织中麝香草酚的含量,检测添加不同浓度麝香草酚人工花蜜后对牛至结实的影响。唇形科19种植物访花观察表明,其中16种植物的主要传粉昆虫为熊蜂,而中甸黄芩、丹参和薄荷的主要传粉昆虫分别为独居蜂、蜜蜂和蝇类。我们对熊蜂觅食行为观察表明,熊蜂会主动收集7种花粉隐藏植物的花粉、熊蜂不会收集7种花粉隐藏植物的花粉和5种花粉暴露植物的花粉。对花粉性状与熊蜂觅食行为的分析表明,熊蜂喜爱花粉隐藏植物的花粉,这类植物的花相对较大(花粉体积大),单花花粉量多。对唇形科27种植物花药次生代谢物含量分析表明,花粉暴露植物的花药中次级代谢物质的含量显著高于花粉隐藏植物的花药中次级代谢物质的含量。通过检测发现,在牛至叶和花药中麝香草酚的含量最高,极显著高于花瓣中麝香草酚的含量,而在茎、花蜜和根中不含有麝香草酚;添加含有不同浓度麝香草酚的人工花蜜后,发现添加不含麝香草酚的人工花蜜时,牛至的座果率极显著高于添加1倍和2倍麝香草酚人工花蜜时牛至的座果率。实验结果表明向牛至花蜜中添加含有麝香草酚的人工花蜜后,会降低牛至的繁殖率。我们的结果表明,花粉暴露植物(例如牛至)的花粉缺少物理防御,花粉中次生代谢物的含量相对较高;而花粉隐藏的唇形科植物,花粉中所含有的次生代谢物含量相对较低,花粉会被熊蜂大量收集,需要产生数量较多的花粉。这一初步研究为阐明植物花粉保护的适应策略提供了新证据。
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