苦苣苔科植物是我国热带与亚热带地区的优势草本,生境特化明显,具有极高的特有率,是研究生物适应进化的代表性类群。本研究首先分析了苦苣苔科特化的传粉系统镜像花(mirror-image flowers)的类型多样性与系统分布,然后针对两大不同类型的镜像花(互补镜像花、非互补镜像花)开展实验研究,解释其可能不同的传粉机制,揭示苦苣苔科镜像花适应意义与进化历史,促进对苦苣苔科物种多样性形成与维持机制、繁殖适应等的认识。主要结果如下:(1)苦苣苔科的长冠苣苔属、南洋苣苔属、长蒴苣苔属和海角苣苔属具有互补镜像花(有对应侧偏的雄蕊),非洲堇属、蛛毛苣苔属和喜鹊苣苔属主要是非互补镜像花(只有侧偏的花柱,没有侧偏向另一边的雄蕊)。非互补镜像花分布在53个物种,互补镜像花仅出现在25个物种,因此,苦苣苔科物种以非互补镜像花为主。苦苣苔科镜像花至少独立起源了5次,与花药合生、明显花冠筒等性状具有较高相关性。(2)长冠苣苔的互补镜像花非常独特,通过花冠筒基部的向左或右的侧弯,导致花药与花柱处于对应的靠在花冠筒的右侧或左侧。长冠苣苔的花丝扭曲将雄蕊的合生花药带到了另一侧,导致花药与花柱位置处于对应的左、右两侧,形成互补镜像花。开花生物学结果表明,长冠苣苔单花周期为4-6天,监测发现开花后花柱能够继续伸长;传粉观察发现,侧弯的花冠筒与侧偏的花丝会阻挡大部分昆虫进入花冠筒内,一种长舌的熊蜂(Bombus sp.)能够通过较长的喙吸到花蜜而作为传粉者,其胸部两侧能够接触到侧偏的花药与柱头,实现了两种花型的异交传粉传递。长冠苣苔自交亲和,花粉:胚珠比极低,仅有37.41±11.90,表明花粉损耗较低。(3)喜鹊苣苔属为典型的非互补镜像花,花冠下唇密被特殊髯毛是其主要特征。以滇桂喜鹊苣苔为例,研究发现髯毛上落置有大量的花粉,可能存在花粉二次呈现现象。滇桂喜鹊苣苔单花周期为4-5天,开花第一天花粉沉降至髯毛,开花后第二天柱头从花冠探出。访花频率最高、最有效昆虫为紫额异巴蚜蝇(Allobaccha apicalis),食蚜蝇在觅食过程中通过腹部和口器将滇桂喜鹊苣苔花髯毛上的花粉转移到柱头上完成授粉。滇桂喜鹊苣苔自交亲合性高,花粉:胚珠比(P/O)为258.13±94.10;人工操纵去除花髯毛实验的结果表明,花髯毛能够增加昆虫的访花频率。总之,长冠苣苔的互补镜像花具有较高的传粉精确性和较低的花粉转移损耗,而喜鹊苣苔的非互补镜像花能减少雌雄功能干扰,并通过髯毛的花粉二次呈现,促进了花粉输出。