编辑推荐:
在植物授粉研究中,小型双翅目昆虫作用常被忽视。研究人员针对薯蓣(Dioscorea tokoro)和牛皮消(Vincetoxicum aristolochioides)展开授粉者研究。结果发现,摇蚊(Ceratopogonidae)是主要授粉者,瘿蚊(Cecidomyiidae)辅助授粉。该研究为授粉生态学提供新认知。
在奇妙的植物世界里,授粉是植物繁衍的关键环节,而授粉者的身份和作用一直是科学家们探索的重要课题。以往,人们大多关注蜜蜂、鸟类等常见授粉者,却常常忽略了那些体型微小的昆虫。像双翅目长角亚目(Nematocera)的小苍蝇们,虽然频繁出没于花丛,可它们在授粉过程中的重要性却鲜为人知。例如,一些植物的花部特征明明不符合常见授粉者的偏好,却能成功授粉,背后的授粉者究竟是谁呢?这一系列疑问促使科学家们开启新的探索之旅。
为了解开这些谜团,来自日本东京大学研究生院理学部植物园、佐贺大学农学部系统生态实验室以及鹿儿岛大学联合农学研究生院的研究人员,针对薯蓣(Dioscorea tokoro)和牛皮消(Vincetoxicum aristolochioides)这两种植物,开展了关于授粉者的研究。他们的研究成果发表在《Arthropod - Plant Interactions》上,为我们揭示了这两种植物授粉背后的秘密。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是通过人工直接观察、定时摄影以及在花序附近设置粘性陷阱的方式,监测拜访花朵的昆虫;二是对捕获的昆虫进行分类鉴定,运用形态学和分子系统发育分析等手段确定其种类;三是开展授粉实验,对薯蓣进行套袋处理并设置不同授粉方式的对照组,同时统计牛皮消的自然结果率和花粉转移效率(PTE);四是运用统计学方法,分析不同处理间果实坐果率的差异。
下面来看看具体的研究结果:
- 花朵访客和授粉者:在对薯蓣的观察中,研究人员花费大量时间进行人工观测和定时摄影。发现夜间觅食的瘿蚊是最频繁的访客,不过,它们携带花粉的情况较少。而白天活动的摇蚊虽然拜访频率次之,但经常携带花粉。在牛皮消的研究中,通过直接观察和粘性陷阱捕获昆虫,发现夜间的瘿蚊虽频繁访花却很少携带花粉,相比之下,摇蚊携带花粉的频率更高。综合来看,摇蚊在这两种植物的授粉过程中发挥着更为重要的作用。
- 授粉实验和授粉成功率:薯蓣的授粉实验表明,套袋阻止昆虫授粉后,果实坐果率极低;而自然授粉和人工授粉的果实坐果率显著高于套袋处理,这说明薯蓣依赖昆虫授粉,风媒授粉的可能性极小。牛皮消在自然条件下果实坐果率为 1.3%,花粉转移效率为 12.5%,处于夹竹桃科植物的正常范围,证明其所处环境存在有效的授粉者,进一步暗示摇蚊对其授粉的重要性。
在研究结论和讨论部分,研究人员发现,摇蚊是薯蓣和牛皮消的主要授粉者,瘿蚊起到辅助作用,这与最初认为瘿蚊是主要授粉者的假设不同。对于薯蓣来说,摇蚊凭借其在花朵中的独特行为,更易接触花粉并完成授粉,而瘿蚊与花朵的接触方式限制了其授粉效率,不过其频繁访花也可能对授粉有一定贡献。对于牛皮消,虽然夜间的瘿蚊频繁访花,但携带花粉极少,摇蚊才是更有效的授粉者。此外,摇蚊授粉的植物种类较为特殊,其花部特征与之前认知的摇蚊授粉植物特征存在差异,这表明不同植物吸引摇蚊授粉的策略可能不同,值得深入研究。
这项研究意义重大。它拓展了人们对摇蚊授粉的认知,发现摇蚊在薯蓣科和夹竹桃科植物授粉中的关键作用,这意味着摇蚊在生态系统和农业生产中的意义可能远超以往认知。同时,研究中使用的粘性陷阱为研究微小授粉者提供了有效方法。未来,进一步开展昆虫访花行为研究和花部特征化学分析,将有助于明确花部形态与摇蚊授粉的关系,为深入理解这一特殊授粉系统的生态和进化机制提供更多线索 。