全寄生植物金字塔状冠花（Balanophoraceae）的甲虫传粉：育幼-传粉互利关系的新案例？

这篇研究揭示了全寄生植物金字塔状冠花（Lophophytum pyramidale）与甲虫（Coleoptera）之间独特的育幼-传粉（brood-pollination）互利关系。通过野外观察和DNA条形码技术，研究团队首次证实了Oxycorynini和Nitidulidae甲虫不仅作为主要传粉者，还利用植物生殖结构作为育幼场所，为理解甲虫传粉的进化及专性互作提供了新视角。

　　

摘要

甲虫传粉（beetle pollination）在被子植物中被视为祖先性状，但在全寄生植物金字塔状冠花（Lophophytum pyramidale）中表现出高度特化的育幼-传粉互利关系。该研究通过为期两年的野外观察和分子分析，揭示了Oxycorynus属（Belidae科）和Mystrops属（Nitidulidae科）甲虫的双重角色：既是有效传粉者，又依赖植物组织完成幼虫发育。

1 引言

甲虫传粉在非开花种子植物中可追溯至白垩纪，而Balanophoraceae作为极端特化的全寄生植物家族，其繁殖生物学长期缺乏研究。金字塔状冠花依赖宿主Alchornea glandulosa生存，其短暂的地上生殖期（约2个月）和单性花结构（雌蕊先熟protogynous）为研究专性传粉系统提供了理想模型。

2 材料与方法

研究在巴西大西洋雨林进行，记录了55个花序的访花昆虫行为，并通过COI基因条形码鉴定幼虫身份。实验设计包括：

1. 开花物候：每周记录26-29株植物的开花同步性；

2. 访花者观察：120小时直接观察，记录751次访花事件；

3. 幼虫分析：解剖6株植物，结合实验室培养验证幼虫发育位点。

3 结果

3.1 开花事件

金字塔状冠花呈现两年一次的开花模式，花序高达80 cm，雌花比雄花早成熟2-3天，释放类似菠萝的甜味挥发性物质吸引传粉者。

3.2 访花者多样性

共记录14种访花者，分属鞘翅目（6种）、双翅目（5种）和膜翅目（3种）。关键发现包括：

• 甲虫：Oxycorynus melanocerus和O. nigripes（Belidae）及Mystrops sp.（Nitidulidae）频繁访问雌雄花，体表携带花粉；

• 蜜蜂与蚂蚁：Trigona spinipes（Apidae）和Acromyrmex lundii（Formicidae）主要破坏雄花，传粉效率低；

• 生态位分化：两种Oxycorynus共享育幼场所，幼虫分别定殖于块茎（O. melanocerus）和花序轴（O. nigripes）。

3.3 育幼行为

幼虫在雌花次级分枝和块茎内发育，但罕见直接破坏果实。DNA分析证实幼虫与成虫的物种对应关系，揭示其生活史依赖宿主物候。

4 讨论

研究首次量化了甲虫在金字塔状冠花传粉中的主导作用，并验证了育幼-传粉互利假说。与近缘属Prosopanche不同，该物种的甲虫传粉可能是衍生性状，挑战了“甲虫传粉=原始特征”的传统观点。未解问题包括幼虫如何度过非开花期，以及甲虫取食对植物适合度的净影响。

5 结论

金字塔状冠花代表了Balanophoraceae中育幼-传粉互利的新案例，其专性甲虫传粉系统为理解极端共生关系的进化提供了关键线索。未来需通过授粉排除实验进一步验证互作强度。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持的推论。）