被子植物的生殖器官——花,其颜色表现出极大的多样性,有些植物的花在开花过程中颜色会发生变化;对花色变化的研究有助于认识花部特征的适应意义。前人提出了三个花色变化的适应性假说:(1)提高效率假说:变色后的老花(无报酬)传粉者访问次数减少,进而增加对新花的访问,单位时间内提高觅食效率和传粉效率;(2)减少同株异花授粉假说:保留变色的花序不仅能增加花展示,提高对昆虫的吸引力,还能缩短传粉者访问时间,从而减少同株异花授粉;(3)避免生殖干扰假说:保留变色的花序并不能增加吸引力,但能避免对不必要访问花的干扰,保护授粉后过程(花粉管生长、胚的形成)。为继续探索花色变化的适应意义,我们尝试以毛茛科甘川铁线莲为主要研究对象,开展了如下研究。毛茛科植物是否存在花萼、花瓣具有很大变异,其中铁线莲属只有花萼。甘川铁线莲是一种多年生藤本植物,花开放后花萼会由黄色变为红色。为了验证提高效率假说、减少同株异花授粉假说及避免生殖干扰假说。我们测量了花部特征包括花蜜体积及浓度、不同花期的花萼反射光谱、传粉者访问偏好、人工授粉等实验,回答了下列问题:(1)花色变化伴随着哪些花部特征的变化?(2)花色变化是否影响传粉者的访花偏好或行为?(3)自然情况下,甘川铁线莲是否存在花粉限制结实的现象或者近交衰退?实验结果:(1)甘川铁线莲花朵在黄色时分泌的花蜜量多、浓度高,变为红色时花蜜分泌少、浓度低;花色的光谱分析表明花色变化能被其传粉者熊蜂视觉感知。人工授粉能缩短黄色花萼持续的时间,加速变色。(2)熊蜂偏向访问黄色花萼的花,对红色的花访问极少。(3)在我们观察的居群中自然授粉的结实率与人工授粉的没有显著差异,表明无花粉限制;但自花授粉的结实率低于异花授粉的,该种存在微弱近交衰退。实验结果表明:授粉能加速甘川铁线莲花色的变化。该种的花色变化不是花朵萎蔫过程中的副产品,而是花萼损失了光合作用的功能,重新合成了花青素而呈现为红色的老花。红色老花能够指示传粉者,减少对已授粉花朵不必要的访问,提高觅食效率,同时也能提高单花序的传粉效率,符合提高效率假说和减少同株异花授粉假说。结合花部特征的变化、传粉者的响应和传粉后果,我们研究了甘川铁线莲花萼变色的原因及其适应性意义。本硕士论文开展的工作,为深入认识植物与传粉者互作关系以及花色变化机制奠定了基础,也为在园艺和花卉上不同颜色品种的开发提供参考。