Pedicularis属植物中“象鼻”状上花瓣的生态功能

Pedicularis属植物长喙结构调控花粉去除机制研究显示，短喙物种P. cephalantha花粉去除率显著高于长喙的P. rhinanthoides，人工震动实验证实喙形态影响花粉去除量，揭示了复杂花形在蜂传粉系统中的进化适应性。

　　

摘要

背景与目的

复杂花结构的进化往往是传粉者介导选择的直接结果。在通过振动传粉的植物中，花粉的释放方式对其传播效率至关重要，从而影响雄性生殖成功率。Pedicularis属植物就是一个典型的例子，该属的许多物种具有独特的上唇状结构（称为“galea”），其形状类似“喙”或“象鼻”。这一特征的适应性功能长期以来一直是个谜，且缺乏实证研究。我们假设这种“喙”结构起到了控制花粉传播的作用，可能通过某种机制限制大黄蜂等传粉者的花粉采集行为。

方法

为了验证这一假设，我们在横断山脉对三种共存的野生Pedicularis物种进行了对比研究：无喙的P. densispica、短喙的P. cephalantha和长喙的P. rhinanthoides。这三种物种都仅由大黄蜂Bombus friseanus进行传粉。我们的研究方法结合了传粉者觅食行为的详细观察、单次访问时花粉去除与沉积量的直接测量，以及使用含花粉模拟物的实验室实验，以分析“喙”结构对花粉传播的具体影响。

主要结果

研究发现，无喙的P. densispica虽然被访问的频率更高，但每次访问每朵花的停留时间较短。大黄蜂在具有喙结构的Pedicularis物种上停留的时间更长；然而，短喙物种的花粉去除量几乎是长喙物种的两倍。此外，对花粉模拟物进行的实验也证实，较长且弯曲的“喙”结构能够减少花粉的去除量。

结论

总体而言，我们的研究结果表明，“喙”结构在Pedicularis属植物中起到了控制花粉传播的作用。这项关于Pedicularis“象鼻”生态功能的首次实证研究为该属植物形态的进化提供了重要见解，揭示了特定复杂花结构如何调节通过振动传粉的花粉传播过程。