中國科學院昆明植物研究所
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昆明植物所在傳粉昆蟲飛行聲音是否刺激植物適應性響應發表專題評述

文章來源:中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室  |  發布時間:2020-06-24  |  作者:任宗昕,王紅  |  瀏覽次數:  |  【打印】 【關閉

 

  地球上有約369 000種被子植物,其中約90%的種類需要傳粉動物為它們傳粉而實現繁殖。植物-傳粉者相互作用是生命世界中最豐富和有趣的關系之一。除了一些特殊的傳粉關系之外,植物-傳粉昆蟲的互作關系是通過傳粉昆蟲的覓食行為而建立起來的。因此,傳粉昆蟲所依賴的花資源,包括花蜜和花粉的存在與否,以及這些資源在植物種間、種內,以及種群個體間的變異往往決定了傳粉昆蟲的訪花行為,進而影響植物自身的繁殖適合度。 

  Veits等(2019,221483-1492)在生態學頂級期刊Ecology Letters發表了題為“Flowers respond to pollinator sound within minutes by increasing nectar sugar concentration”的文章,作者們研究發現柳葉菜科海邊月見草(Oenothera drummondii)在沒有噪音的環境中,附近昆蟲飛行的聲波通過對花瓣的震動,在3分鐘內能刺激花蜜的糖濃度從16%增加至19%,而花蜜量并不受昆蟲飛行聲音的影響。該研究提出這種機制是植物對昆蟲飛行聲音的適應性行為,以此獲得較高的繁殖適合度。 

  最近,中國科學院昆明植物研究所植物多樣性演化和生態適應團隊王紅研究組及訪問教授Graham Pyke等針對Veits等(2019)的研究做出專題評述:昆蟲飛行發出聲音導致的植物花部震動進而影響花蜜的分泌,花蜜的所有特征包括花蜜量、糖濃度和糖的組成等都可能在不同程度上受其影響,但是這種影響的方向性和程度目前并無實證。Veits等的實驗室模擬的結果在自然環境中是否如此并不清楚。究其原因,首先,實驗所用的聲波為自然界中昆蟲飛行震動的最大值,并且忽略了背景噪音的影響;其次,傳粉昆蟲飛行時可能會靠近花,但不一定訪問花,或吸食花蜜;再者,聲波導致的花蜜濃度改變與花朵的總花蜜產量有關,在無噪音的環境中花蜜量也可能變化。此外,Veits等觀察到花朵被昆蟲訪問之后糖濃度持續增加,同時不受昆蟲再次訪問的影響;花蜜在黃昏到第二天的清晨分泌,而白天的花蜜特征變化很小,蜜蜂僅在黃昏時訪花,天蛾在夜間訪花。事實上,在自然條件下,海邊月見草具有多樣化的訪花昆蟲,并且昆蟲訪花的時間間隔存在較大的波動,Veits等在實驗室中并沒有模擬不同時間間隔的訪花行為;實驗中使用的花多為單花;而該種植物在野外是多花(花序)的、花距長約34毫米,僅有長喙的天蛾訪花并能吸食到花蜜,蜜蜂主要取食花粉,而實驗室中使用的吸食花蜜的供試昆蟲是蜜蜂;其次,該研究并沒有檢測到花蜜量受聲波刺激后的變化。 

  綜上所述研究人員建議,昆蟲較高的訪花頻率能很快導致植物花蜜存量的均一化(個體間變異較?。?,昆蟲很難對其聲音引起的花蜜糖濃度增加做出行為反應;花蜜糖濃度的增加與昆蟲取食花蜜時間不具相關性,而取食時間會受到花蜜量的影響。因此,通過昆蟲飛行聲音刺激誘導的花蜜糖濃度的改變并沒有影響昆蟲訪花行為和植物的繁殖適合度。 

  相關內容以“Changes in floral nectar are unlikely adaptive responses to pollinator flight sound”為題,在Ecology Letters上在線發表,Graham Pyke教授為第一作者,任宗昕副研究員為共同通訊作者。本研究由中國科學院戰略性先導科技專項 (XDB31000000)和中國科學院國際人才計劃訪問學者(PIFI)計劃(2019VBA0037,2020VBA0004)資助,并得到昆明植物研究所麗江森林生態系統定位研究站的大力支持。 

 

(責任編輯:李雪)

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