云南省林业和草原科学院兰花保育团队在兰科植物传粉机制研究中取得重要进展

发布于:2020-09-07 13:45:05 作者:林科院

    2020年8月14日,植物科学领域主流杂志New Phytologist(2020年影响因子/JCR分区:8.512/Q1)正式发表了云南省林业和草原科学院与台湾国立自然科学博物馆等多单位合作完成的题为“Cypripedium subtropicum (Orchidaceae) employs aphid colony mimicry to attract hoverfly (Syrphidae) pollinators”的封面文章。报道了该研究团队在兰科植物传粉研究种取得的重要进展,揭示了一种兰科植物的传粉新机制,为了解杓兰属植物的传粉式样、传粉机制、生态适应与协同进化提供了新的思路。

   自然界中,超过1/3 的兰科植物属于欺骗性传粉,这可能是导致兰科植物丰富多样性的重要原因之一。已有研究表明,杓兰属(Cypripedium)植物的唇瓣内无花蜜或,是典型的无报酬植物,不为昆虫提供任何回报(花蜜、花粉、油脂等)。除分布于C. passerimum、C. dickinsonianum和C. shanxiense 三个种是自交授粉外,几乎整个属都是欺骗性传粉(Deceptive pollination)。

   近年来,我院兰花保育团队对兰科植物暖地杓兰的繁育系统及其传粉机制开展了深入研究。研究发现暖地杓兰的主要传粉昆虫为食蚜蝇,虽然暖地杓兰的花不产生花蜜,但是不同于其它欺骗性传粉的兰科植物,其白色附属物能为食蚜蝇提供营养物质。作者观察到食蚜蝇在拜访暖地杓兰时,会用舔吸式口器舔舐花瓣的白色附属物;通过分析暖地杓兰的白色附属物,其化学成分主要为蛋白质、糖、氨基酸和水分,与蚜虫蜜露的主要成分相似。同时暖地杓兰花气味中的反法尼烯(E)-β-farnesene和β蒎烯(β-pinene)是二十多种蚜虫报警信息素的主要成分。暖地杓兰通过模拟蚜虫报警信息素来吸引食蚜蝇拜访花朵,并为食蚜蝇提供回报,从而完成传粉过程。该研究首次报道了不产生花蜜的兰科植物通过气味模拟和提供回报从而吸引昆虫访花并为其授粉的传粉机制。

   云南省林业和草原科学院蒋宏和孔继君副研究员为共同第一作者,台湾国立自然科学博物馆李勇毅研究员为通讯作者。本研究得到了国家重要野生植物种质资源库项目、国家林业和草原局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室基金项目的支持。

   论文链接:

   https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16623

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图1 文章封面

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图2 文章首页

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图3 暖地杓兰及其花部形态


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表1 暖地杓兰花挥发性化合物及其含量

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图4 暖地杓兰及其传粉者






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