兰科植物的生殖隔离

生殖隔离是物种形成过程中最关键的步骤之一,它保证了每个物种相对稳定的遗传系统,是物种保持完整性和独立性的基础。兰科Orchidaceae作为有花植物中物种多样性最丰富的类群之一,有关其生殖隔离主要机制的研究对探讨物种分化的条件具有重要的科学意义。兰科植物的生殖隔离机制包括合子前隔离和合子后隔离。还分析了不同传粉类型的兰科植物的生殖隔离机制,其中性欺骗兰科植物主要是合子前隔离的行为隔离机制,食源性欺骗兰科植物主要是合子前隔离的机械隔离以及合子后隔离机制。同时,对兰花育种领域通过人工杂交等形式打破生殖隔离获得新品种的机理和成果开展了分析和展望,并从兰科植物与真菌区域共生的机制及其在兰科植物生殖隔离中的作用的角度展望了今后相关研究的重点研究方向。     

传粉综合征预测传粉者准确性检验——以邱北冬蕙兰为例

目的传粉综合征理论为植物与传粉者相互关系的进化提供了经典的假说, 然而, 随着越来越多泛化传粉系统被报道, 基于传粉综合征预测传粉者的准确性受到质疑。邱北冬蕙兰隶属于兰属建兰亚属, 花具香味, 唇瓣具紫色斑点。这些形态特征与已报道的由中华蜜蜂传粉的多种建兰亚属植物, 如兔耳兰、春兰等相似。我们根据传粉综合征理论预测邱北冬蕙兰传粉者同样为中华蜜蜂。本研究将验证利用传粉综合征预测传粉者这一方法的准确性, 探讨其适用范围。方法以邱北冬蕙兰为实验材料, 于2010—2012年在广西雅长兰科植物国家级自然保护区开展系统的传粉生物学研究, 包括开花物候观测、花形态测量、昆虫传粉行为观察、花颜色测量、花气味分析及人工繁育系统实验。结果中华蜜蜂的工蜂是邱北冬蕙兰唯一的传粉者, 花内不存在任何报酬物质, 推测具食源性欺骗传粉机制。唇瓣紫色斑点作为假蜜导欺骗中华蜜蜂访花, 花气味中含有酚类、酯类、醛类等物质, 其中醛类物质可能在吸引中华蜜蜂传粉过程中起着重要的作用, 利用传粉综合征预测传粉者的准确性得到成功检验。结论本研究为传粉综合征能够准确地预测传粉者的科学假设提供研究案例。但由于传粉综合征是由一组动态的、进化的花部性状组成, 通过传粉综合征预测传粉者时, 在已知亲缘关系相近植物传粉者前提下还需注意到生境变化、次级传粉者、传粉者功能群、历史演化、基因等因素的影响。      

二月兰访花昆虫种类及其访花行为1）

为了解南京地区早春植物二月兰（ Orychophragmus violaceus）的访花昆虫种类及其行为特点,采用捕捉、鉴定、视频、图像采集等方法,对二月兰访花昆虫的种类、访花行为进行了调查研究。结果表明：二月兰的访花昆虫有23种,分别隶属5目、13科,其中东方蜜蜂（ Apis cerana）、黄胸木蜂（ Xly ocopa appendiculata）、长木蜂（ Biluna tranquabarorum）、赤足木蜂（Xylocopa rufipes）、黑颚条蜂（Anthophora mle anognatha）、黑带食蚜蝇（Episyrphus baltea-tus）及暗脉菜粉蝶（ Piersi naip ）为主要访花昆虫;它们的日活动规律分为单峰型和双峰型2种;黑颚条蜂弹花频率最高,东方蜜蜂的弹花频率最低;黄胸木蜂、长木蜂以及赤足木蜂在开花盛期的弹花频率高于开花末期,东方蜜蜂和黑颚条蜂在开花末期的弹花频率高于开花盛期;黑颚条蜂的每花停留时间最短,东方蜜蜂的停留时间最长。     

扁桃开花及传粉生物学特性研究

[目的]扁桃(Amygdalus communisL)是新疆重要的经济林树种,其自交率极低,必须依赖传粉昆虫才能结实.为明确扁桃的传粉昆虫种类及传粉昆虫的传粉效率.[方法]通过田间观察、套袋控制昆虫访花和在显微镜下计数昆虫一次访问后剩余花粉量和柱头上被移入花粉量,对开花习性、访花昆虫种类、主要传粉昆虫的访花频率和传粉效率进行了研究.[结果]蜂类、蝇类和蝶类均能传粉,人工饲养的意大利蜜蜂(Apismellifera L.)、凹唇壁蜂(Osmia cerinthidis F.Mor)和当地野生昆虫红附条峰(Anthophora testaceipes F.Mor)是主要传粉昆虫,三者在柱头上沉降花粉数量没有显著区别,但移出花粉能力有明显差异,意蜂传粉效率低于其他两种蜂;人工养蜂能有效提高坐果率.[结论]扁桃具有泛化的传粉系统,红附条峰是传粉媒介中最安全有效的传粉者.     

勋章菊的传粉昆虫种类及其访花行为的研究

勋章菊花大色艳属于典型的虫媒花,为探究勋章菊主要访花昆虫种类及其访花行为,选用5个勋章菊品种:星白、红纹、苏1、红·吻以及中国勋章菊以直接观察法进行观察研究。结果表明:在苏州地区勋章菊的主要传粉昆虫有9种,分属3目6科,传粉昆虫以蜂类和蝶类居多且不同种类的传粉昆虫访花行为不同;蜂类的访花时间与食蚜蝇类昆虫相比较短,但传粉效率高于食蚜蝇类;蜂类与蝶类相比,访花目的除了采集花蜜还有采集花粉;访花昆虫的形态结构与它的访花行为密切相关,单花受各类昆虫访问频率为9.1±6.2次·h-1;不同传粉昆虫之间存在互补关系,蜂类对勋章菊种群内小范围的传粉作用较大,而对较大范围内的传粉主要靠蝶类的访花活动。     

多花野牡丹传粉生物学观察

对福州地区3个天然居群多花野牡丹传粉生物学的观察结果显示:多花野牡丹5:30-7:00开始开花,7:40-8:10完全开放,16:30-17:30花朵闭合,单花开放时间为12 h,群体花期(53±5)d,无花蜜分泌。访花昆虫主要是蜂类、食蚜蝇类和丽金龟类,传粉昆虫主要是木蜂、蜜蜂等,其中木蜂传粉活动最为活跃,为最有效传粉昆虫。完全套袋、去雄和去雌(去柱头)处理的均不结实,表明多花野牡丹不存在无融合生殖、主动自花授粉和滞后自交的生殖保障现象。而人工自交和异交均具有较高的坐果率,表明多花野牡丹为自交亲和的异交种,需要昆虫传粉。多花野牡丹繁育系统是兼性自交。     

多花野牡丹传粉生物学特性研究

多花野牡丹花期从5月初至6月末,单朵花开放1 d。异型雄蕊,5枚黄色花药位于柱头的上方,5枚紫红色花药位于柱头的下方两侧。花粉为扁球形,极面观为六裂圆形,黄色花药中花粉的三假沟连接到两极,紫红色花药花粉的三假沟未连接到两极。黄色和紫红色花药的花粉活力不同,并随开花进程有下降趋势。该物种存在无融合生殖现象。异花授粉单果饱满种子数显著高于自花授粉,两种传粉方式中,黄色花药中的花粉授粉效果好于紫红色花药。传粉昆虫有圆花熊蜂、红光熊蜂、鞋斑无垫蜂等,9:00~10:30昆虫访花频率最高,11:40以后见不到昆虫访花。杂交指数为4,繁育系统为部分自交亲和,异交,需要传粉者。花粉与胚珠比为601.54,繁育系统为兼性异交。     

濒危植物矮沙冬青传粉生物学特性研究

[目的]阐明矮沙冬青的传粉机制,揭示影响矮沙冬青传粉成功的因素。[方法]以矮沙冬青的自然居群为研究对象,研究其花粉活力、柱头可授性、花药日散粉进程和传粉昆虫的种类、行为及访花频率。[结果]矮沙冬青花粉活力保持时间较长,I～9d内均能保持50％以上的花粉活力,0～8d内柱头均具有可授性,但柱头可授性下降很快,花后10d柱头丧失可授性：传粉昆虫主要为蜂类。昆虫的访花频率与植物的花药散粉进程高度吻合。花药日散粉、昆虫的传粉频率与环境温度密切相关、[结论]影响矮沙冬青传粉成功的因素主要有访花昆虫的数量、访花昆虫的访花频率和外界因素,     

百子莲的传粉昆虫及其访花行为研究

连续2年对百子莲引种地的访花昆虫和昆虫访花行为进行了观察和检测,共发现访花昆虫23种,分属于5目、17科.其中传粉昆虫有10科13种,主要有中华蜜蜂、熊蜂、玉带凤蝶、菜粉蝶和黑带食蚜蝇.访花频率在不同昆虫之间差异显著.在不同花期(始花期、盛花期)间差异不显著.各昆虫单日的访花频率存在一定规律.其中蝶类传粉活动集中在上午,蜂类传粉持续时间长,7:00～17:00均有出现.昆虫访花频率和虫体解剖镜观察表明.蜂类的传粉效率明显高于蝶类和蝇类.     

珍稀濒危植物蒜头果传粉生物学研究

2003—2005年在广西巴马县对我国特有的珍稀濒危植物蒜头果花部形态特征、开花进程、繁育系统、访花者类别、访花行为和传粉效果进行了研究。结果表明:①蒜头果通常于4月初开花,花期约30 d,单花开放的持续时间约8 d,开花期间具有较为浓烈的香气。②蒜头果虽然具备自交亲和能力,但在自然环境中则以异花传粉为主,且需要传粉者;蒜头果不存在无融合生殖,其繁育系统属于混合交配型。③记录到蒜头果访花昆虫共有8目36科43种;经过鉴定,确定传粉昆虫有7目18科19种;昆虫的访花频率因昆虫的种类不同而有很大的差别,以蜂类的访花频率最高。④连续3年观察到的传粉昆虫种类不同,花期阴雨天气对昆虫访花活动和传粉效果的影响是蒜头果濒危的重要原因之一。      

沙丘稀有种准噶尔无叶豆花部综合特征与传粉适应性

植物花部特征进化与传粉适应性一直是进化生态学领域关注的核心问题之一。以古尔班通古特沙漠自然生长的准噶尔无叶豆为对象,对其花部特征和传粉特性进行了野外观察和室内的分析研究。结果表明:种群花期历时21 d,花序花期历时7-12 d,单花花期一般3 d,若遇阴雨天气,花期可延长1-2 d,整个花期龙骨瓣一直保持闭合状态。单花10枚花药在旗瓣微张时已全部完成散粉。准噶尔无叶豆主要靠分泌花蜜、鲜艳的花色以及旗瓣基部的黄色辐射状纹理结构吸引传粉者。准噶尔无叶豆花期的有效传粉者为4种蜂类昆虫,它们的平均访花频率为(7.75±0.57)次·花^-1·d^-1,访花高峰期表现为三峰型: 13:00-14:00,16:00-17:00和19:00-20:00。准噶尔无叶豆人工套袋实验表明该种为自交亲和型,主动自交少见,生殖成功依赖传粉者。胚珠成功受精至果实完全成熟阶段存在自交衰退,柱头角质层结构和花粉刷结构是准噶尔无叶豆在进化过程中形成的减少自交,倾向异交的机制。     

山核桃开花生物学特性与雌花可授期

采用去雄套袋控制授粉技术对山核桃花器官构造、发育规律以及雌花可授期进行研究．结果表明：山核桃花器官具有明显的风媒传粉适应机制;雄花散粉期短,集中散粉期仅3d,并呈现爆发性,雌花在显花期柱头颜色先后经历青绿色-微红色-鲜红色-紫红色-紫黑色的变化过程,发育进程不一;雌花适宜授粉时期为柱头呈鲜红色时,其坐果率达47．77％,雌花有等待授粉的习性,约有10d的等待授粉期．     

兰花育种及产业化技术研究进展

兰花是世界上重要的观赏花卉，中国十大名花之一，因其独特的花型、丰富的花色而深受世界各国人民喜爱，是国内外花卉研究和市场的热点，其中兰属、蝴蝶兰属、石斛兰属、兜兰属、卡特兰属、文心兰属和万代兰属中的许多品种已发展成为世界知名的 7 大类商品化兰花。介绍了兰花资源收集、保存与鉴评现状；总结了兰花基因组学、功能基因挖掘重要性状分子调控机理以及品种选育的现代育种新技术研究成果；梳理了种苗繁育、设施栽培与开花调控以及病虫害防治等产业化技术的研究进展。同时结合广东省农业科学院环境园艺研究所 35 年来对兰花研究取得的成果，提出观赏点更加多元化、育种目标更加多样化将是今后兰花育种及产业化研究的发展方向。在分子标记辅助、转基因、基因编辑和分子设计育种技术取得突破的条件下，将更加追求幽香、叶花双艺或多艺的育种目标。此外，依托数字化、信息化和智能化农业的发展，将促进兰花产业提质增效和产业化规模进一步扩大。     

风箱果的花部综合特征及繁育系统研究

风箱果属濒危灌木且分布范围狭窄,自然条件下有性更新能力差,局部种群有消失的趋势。通过野外观察和人工授粉试验对风箱果的传粉生物学特征和繁育系统进行研究。结果表明:单花花期(5.1±0.23)d,花序花期(8.4±0.98)d。单花花期依其形态和散粉时间可以分为5个时期,即初花期、散粉前期、散粉初期、散粉盛期、散粉末期。通过花粉/胚珠测定,结合人工授粉和套袋试验可以确定风箱果的繁育系统属于专性异交、自交不亲和、传粉过程需要传粉者。自然状态下风箱果的结实率(23.02±6.08)%和结籽率(9.86±2.86)%均较低,这与当前片断化生境中传粉昆虫种类和数量少、效率低下等有关,说明生境片断化影响风箱果植株的早期生殖成功。异株异花授粉可显著提高结实率及结籽率,分别可达(60.17±4.67)% 和(49.61±4.04)%。      

基于蜂类视觉的北京公园常用园林植物花色分析

  目的  蜂类是城市传粉昆虫的主要类群，具有重要的生态服务功能，而人类活动和城市发展导致蜂类数量与多样性下降。本研究基于蜂类视觉模型，评估分析各花色特征与蜂类招引能力的关系，为建立蜂类友好型园林植物的筛选体系和保护城市蜂类传粉昆虫奠定基础。  方法  以奥林匹克森林公园、海淀公园、朝阳公园等6个北京市内公园的常用园林植物为研究对象，从蜂类视觉的角度，通过光谱仪测量花反射光谱，并结合蜂类视觉模型，分析了春季与夏秋季开花的园林植物的花色多样性、花色与背景的对比度等色彩特征。  结果  不同季节和不同色系开花植物的色彩特征存在显著性差异。春季开花植物的花色标记点平均绝对偏差和最小绝对偏差（400 nm）显著低于夏秋季，表明春季开花植物比夏秋季开花植物更易被蜂类识别，但春季花色多样性较低。比较了白色系、黄色系、红色系、粉色系和蓝紫色系植物花色特征，发现黄色系花色多样性最高，红色系花色多样性最低。比较了不同色系的平均绝对偏差和最小绝对偏差，发现黄色系、白色系和粉色系开花植物易被蜂类识别，红色系开花植物难被蜂类识别。  结论  花色光谱标记点偏差、非彩色对比度和彩色对比度能够作为筛选蜂类友好型园林植物的指标。      

花香代谢与调控研究进展

植物的花朵香味是由一系列低分子量的挥发性化合物组成,并形成其特有的特征。花香化合物主要由萜类、苯类/苯丙素类、脂肪酸衍生物和一些含氮或硫化合物等组成。这些花香化合物除了能吸引授粉者前来完成授粉,还是一种防御策略。一般对花朵周围气体进行采样分析,从而得到更真实的花香样本。花香化合物主要由植物花瓣的表皮细胞和特殊分泌组织释放,释放过程受到花发育和授粉状态、内源生物钟及环境条件的影响。大多数花香化合物是通过类异戊二烯途径、苯类/苯丙素类途径和脂肪酸途径合成。可以采用传统生化方法、同源克隆技术或基因组学等方法克隆花香相关基因。通过基因工程可以改良植物的花香性状,除了导入植物中没有的外源基因,还可以调控相关内源基因或转录因子的表达,但是其中还有很多难点有待解决。      

兰花香味形成机理研究进展

介绍了兰花香味的检测方法、成分特征、形成机理以及基因工程等方面的最新研究进展,针对研究中存在的问题及今后的研究方向进行了展望。