传粉生物学是进化生物学研究的热点内容之一,对理解植物与生物或非生物传粉媒介、植物与环境之间的交互作用及协同进化关系具有重要意义。兰科是物种多样性最丰富的类群之一,拥有极其多样的遗传和形态变异,自达尔文时代起,兰科中就发现了许许多多的传粉系统和各式各样的传粉机制,这些生物学信息为探讨和理解兰花的起源与进化、繁殖生态和种群扩张等提供有效线索和证据。小沼兰（Oberioides microtatantha）是兰科中一个小型岩生物种,主要分布在中国华东至华南的低山地带,因其独特的生境适应,进化出了水流传粉机制,并通过环境诱导雌性不育调整自身雌雄性适合度,实现极端环境下的生存与繁衍,向人们展示了兰科植物对陆生环境的多样化适应策略。本文以小沼兰为研究对象,对分布于广东始兴和浙江宁波两地的野生居群进行了为期5年的调查研究,揭示了其传粉生物学机制,并初步探讨了其育性分子基础,主要结果如下:（1）通过多年多地的野外观察,发现小沼兰在野生条件下每年都需要通过长时间的夏眠来躲避炎热和干旱,期间仅以假鳞茎的形式生存,并借助苔藓、地衣等进行遮蔽防护。花序在冬季完成分化,当早春寒潮来临时,进入盛花期。由于此时,所处生境多为低温阴雨,严重制约动物活性,使小沼兰陷入缺乏生物传粉媒介的险境,通过长期进化,该种兰花的花部形态和开花模式已极度适应利用地表水流作为传粉媒介的传粉机制。本研究通过野外观察和模拟实验,证实了小沼兰水流传粉机制的成功有效,以水流为媒介进行混合交配,实现自交和异交,达到生殖保障和杂种优势双重利益。这是一种不同于其它水媒传粉和雨媒传粉的新的传粉机制,在兰科植物中尚属首次发现。（2）人工授粉实验显示小沼兰异花结实率（11.38%±2.10%）高于自花结实率（4.87%±0.85%）。鉴于花粉块完全失活率仅2.64%,意味着存在显著的雌性不育现象。本研究认为小沼兰的雌性器官结构完整,其不育性是功能型的,由此,在居群水平上,形成功能型雄-雄全同株的性系统,是对特殊生境和水流传粉机制的适应表现,具有独特性。（3）不同育性水平的小沼兰植株在光合特性、可溶性糖含量、淀粉积累情况和生活史型方面都表现出差异。高光可育组的表观量子效率（AQY）和最大净光合速率（Pmax）大于低光不育组而小于高光不育组,但近光饱和点和光补偿点均较后两者高。高光可育组的可溶性糖含量和淀粉积累量均最高。生活史定量划分结果显示,高光可育组、高光不育组和低光不育组分别以V0.2427C0.3577S0.399、V0.2202C0.3562S0.4236和V0.2760C0.3431S0.3809为分布中心。本研究表明,小沼兰对光强的响应具有多态性,对生活史型具有微调效应,光合同化产物的富足是小沼兰进行有性生殖的能源保障。同时,光照也刺激小沼兰形态渐变,导致花柄、子房、柱头等跟育性密切相关的器官组织在数量性状上发生微调,进而影响授粉。（4）利用转录组分析方法比较小沼兰可育组和不可育组的差异基因,共筛选出1184个差异unigene,富集得到22个GO term和10个KEGG代谢通路。结果表明小沼兰的育性相关基因涉及光合作用、碳水化合物代谢、信号传导、组蛋白修饰等多个生理过程,初步筛选了一些潜在的关键基因,包括Lhcb、Sn RK1、FBP、ADPG、SAI、HMT和HDAC等编码基因及产物,它们在小沼兰的育性调节方面发挥重要作用。（5）小沼兰不育花中与生长素相关的生长素响应因子ARF3下调表达、生长素抑制蛋白ARP上调表达,可能降低了花粉块与柱头不亲和性,阻滞了生长素从花粉块向子房传输的进程,干扰了生长素介导的授粉信号,从而无法诱导启动其下游基因的表达,导致授粉后子房不能及时膨大,进而阻滞胚珠发育,表明生长素也与雌性不育有关。