长白山高山草甸植物-传粉昆虫相互作用网络可视化及格局分析

传粉昆虫在显花植物起源和演化的早期起着决定性的作用(任东等,1998),对现存有花植物的生存、繁衍也具有重要的作用。在显花植物中,大约有85%的物种属于虫媒传粉,利用传粉昆虫可显著地提高作物的产量。花通过提供花粉、花蜜等酬报以及休息、狩猎、觅偶交配和取暖的场所吸引访花昆虫访花,而昆虫在访花过程中或多或少地携带了花粉,触动了柱头,对所访的花产生授粉作用(钦俊德,1987)。     

马缨丹访花昆虫种类及访花行为

以马缨丹为研究对象,采用实地调查、图像采集、视频、鉴定等方法,探究其访花昆虫种类、访花行为、访花频率和日活动规律。结果表明,马缨丹共有访花昆虫3目8科13种,访花优势种为鳞翅目昆虫。主要访花昆虫有斐豹蛱蝶(Argynnis hyperbius)、素弄蝶(Suastus gremius)、菜粉蝶(Pieris rapae)、东方蜜蜂(Apis cerana)、蓝灰蝶(Everes argiades)及琉璃灰蝶(Kaniska canace)。访花频率最高的为东方蜜蜂,其次是菜粉蝶;斐豹蛱蝶停留时间较长,平均为22.59 s。访花昆虫的访花行为受温度影响,在10:00以前和17:00之后,温度较低,未见有昆虫访花行为。     

异质生境下访花昆虫对枣花生物学特性的适应性

【目的】枣树为虫媒花果树,探索枣花生物学特征与访枣花昆虫之间的适应性,辨析不同扰动生境下访花昆虫访花行为的差异,将有助于保护枣园中访花传粉昆虫,为枣树授粉受精率的提高奠定基础。【方法】以山西省太谷县小白乡的壶瓶枣为研究对象,分别用联苯胺-过氧化氢法、碘-碘化钾染色法、微量进样器法测定枣花的柱头可授性、花粉活力以及泌蜜量;采用目测法、网捕法及粘板法相结合,调查人类高扰动和低扰动2种枣园生境中访花昆虫的数量及行为,并进行统计分析。【结果】1)枣花花期分为蕾裂期、初开期、萼片展平期、花瓣雄蕊分离期、花瓣展平期、花瓣下垂期、雄蕊下垂期7个阶段。整个开花过程在24 h内完成。花药在开花当天中午12:00左右开裂,花粉活力在13:00左右达到最大,为68.35%;柱头在16:30发育成熟,柱头可授性在开花翌日13:00—15:00最强。枣花柱头可授性与花粉活力均为先上升后下降的趋势。2) 2个样地共采集到枣花访花昆虫3 090头,经鉴定隶属8目57科,共90种,包括膜翅目、双翅目、鞘翅目、鳞翅目、缨翅目、半翅目、脉翅目和啮虫目。其中膜翅目、双翅目、半翅目和鞘翅目昆虫科数最多,分别占总科数的33.33%、19.30%、15.79%和14.04%;双翅目、缨翅目、膜翅目昆虫个体数最多,分别占总个体数的36.47%、24.72%和18.71%。3)高扰动样地访花昆虫共计43种703头,低扰动样地访花昆虫共85种2 387头,2个样地的访花昆虫均为膜翅目种数最多;高扰动样地中缨翅目个体数量显著高于其他目,优势访花昆虫为取食花朵的昆虫;低扰动样地双翅目个体数量显著高于其他目,优势访花昆虫为传粉昆虫,并且低扰动样地传粉型昆虫显著大于高扰动样地。4)枣花花蜜分泌时长约为12 h。低扰动样地13:00左右花蜜分泌量最多,访花昆虫在10:00—16:00数量最多,访花昆虫活动高峰期以及泌蜜量较多的时期与枣花花粉活力最强、柱头可授性最强的时间相一致;高扰动样地19:00—22:00花蜜分泌量最多,访花昆虫在7:00—10:00最多,昆虫访花多出现在清晨,错开了枣花花粉活力最强、柱头可授性最强的时间。【结论】低扰动样地访花昆虫种类及数量大于高扰动样地。高扰动样地优势访花昆虫为取食花朵的昆虫,低扰动样地优势访花昆虫为传粉昆虫,且传粉昆虫物种数和个体数均显著大于高扰动样地。高低扰动样地访花昆虫与枣花泌蜜特性相适应。     

中国特有种枝毛野牡丹传粉生物学及繁育系统研究

对海南吊罗山国家级自然保护区枝毛野牡丹(Melastoma dendrisetosum)的开花进程,访花昆虫、访花行为、访花频率以及气候条件等进行观察记录,同时检测了花粉活力、柱头可授性、花粉胚珠比、繁育系统,并分析其致濒机制。结果表明:枝毛野牡丹是典型的异型雄蕊植物,5:30—8:30逐步开放,8:30—9:00完全开放,19:00花朵闭合,单花开放时间为12—14 h,群体花期36±2 d,无花蜜。访花昆虫主要有木蜂科、条蜂科、蚁科、食蚜蝇科的昆虫,最有效传粉昆虫为木蜂科昆虫。自然与人工授粉、套袋等试验结果表明,枝毛野牡丹不存在主动自花授粉、无融合生殖的生殖保障现象,为自交亲和的异交种,需要昆虫传粉,枝毛野牡丹繁育系统是兼性自交。枝毛野牡丹相对生殖成功率低仅为0.035,主要限制因子为花粉限制和传粉者限制。     

红雉凤仙花结籽的花粉限制

生殖力是种群兴衰的主要标志。对植物生殖能力进行评估有利于了解植物的生殖特性和生殖机制,为推断物种对环境的适应能力奠定基础。通过测定红雉凤仙花主要传粉昆虫—三条熊蜂的传粉效率及进行人工补充授粉,从花粉数量和花粉来源测定红雉凤仙花结籽是否受到花粉限制。结果发现:三条熊蜂具有较高的访花效率,单次访花时三条熊蜂从雄蕊带出的花粉数量远远大于落置到柱头上的花粉数,而落置在柱头上的花粉数量又远远大于子房中的胚珠数。人工补充授粉结果显示,异株异花授粉与自然传粉的结籽率差异显著,前者使结籽率提高了约11%,同株异花授粉与自然传粉的结籽率差异不显著。结果表明:花粉来源而非花粉数量是限制红雉凤仙花结籽的主要原因之一。     

中国特有种枝毛野牡丹传粉生物学及繁育系统研究

对海南吊罗山国家级自然保护区枝毛野牡丹（Melastoma dendrisetosum）的开花进程,访花昆虫、访花行为、访花频率以及气候条件等进行观察记录,同时检测了花粉活力、柱头可授性、花粉胚珠比、繁育系统,并分析其致濒机制。结果表明：枝毛野牡丹是典型的异型雄蕊植物,5：30—8：30逐步开放,8：30—9：00完全开放,19：00花朵闭合,单花开放时间为12—14 h,群体花期36±2 d,无花蜜。访花昆虫主要有木蜂科、条蜂科、蚁科、食蚜蝇科的昆虫,最有效传粉昆虫为木蜂科昆虫。自然与人工授粉、套袋等试验结果表明,枝毛野牡丹不存在主动自花授粉、无融合生殖的生殖保障现象,为自交亲和的异交种,需要昆虫传粉,枝毛野牡丹繁育系统是兼性自交。枝毛野牡丹相对生殖成功率低仅为0.035,主要限制因子为花粉限制和传粉者限制。     

西双版纳热带雨林优势植物假海桐的花气味及传粉昆虫多样性

指出了假海桐(Pittosporopsis kerrii)是西双版纳热带雨林林下的优势植物,为探讨其花气味及传粉昆虫多样性,针对其开花特性、花气味及访花昆虫进行了相关研究。结果表明:假海桐开花早,种群内花期持续时间长,主要集中在2～3月份,单花期3～4d,单株盛花期8～10d。访花昆虫54种,大蜜蜂(Apis dorsata)是最为优势的传粉昆虫。鉴定出花气味的13种化合物,主要由萜类、脂肪酸衍生物和芳香族化合物三大类构成,含量最高的是α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]环氧乙烷基甲醇。传粉后花气味中没有化合物消失,但有2种化合物含量显著减少、3种化合物含量显著增加,并新增1种化合物。深入研究传粉前后含量变化大,对优势传粉昆虫具引诱活性的化合物,有助于揭示林下假海桐的传粉繁殖特点,为热带雨林物种保护提供依据。     

白花野牡丹的繁育系统研究

白花野牡丹兼具观赏性和药用价值,极具开发潜力。为更好地保护和利用该物种,对白花野牡丹的开花进程、花部形态特征及访花昆虫进行观察,运用花粉萌发、杂交指数、花粉-胚珠比及人工授粉试验等方法测定其繁育系统。结果显示:白花野牡丹的单花花期约为12 h;白花野牡丹为雌雄异熟,柱头先花药成熟;雄蕊异型,2类雄蕊产生的花粉粒极轴长有差别,萌发率也不同;领木蜂、东亚无垫蜂、蓝彩带蜂、彩带蜂是白花野牡丹的主要传粉者;杂交指数(OCI)为4,花粉-胚珠比(P/O)约为417.6~1035.2;在自然条件下白花野牡丹不能自花授粉,繁殖需要传粉者参与,没有无融合生殖,自交亲和与异交亲和;白花野牡丹的繁育系统为自交亲和的异花授粉植物,需要传粉者。繁育系统为兼性异交。     

虫媒植物与传粉昆虫的协同进化(二) --虫媒花的性状对昆虫传粉的适应

植物依赖昆虫传授花粉,昆虫从植物获得花粉和花蜜作为食物,两者在漫长的进化过程中形成了密切的互惠共生关系。植物与传粉昆虫的相互作用被认为是被子植物花进化的重要推动力,植物发展了适应于异花传粉的花部结构,传粉者则框定了花的进化。植物的花部特征与传粉者行为、传粉机制和植物适合度间有丰内在的联系。     

9个木槿品种花粉活力及柱头可授性比较

为研究不同木槿品种的花粉生活力及柱头可授性强弱,以9个木槿品种为试验材料,采用TTC染色法、I_2-KI染色法及联苯胺-甲萘酚染色法3种染色方法测木槿新鲜花粉的活力,并用联苯胺-甲萘酚染色法测定不同贮藏条件下木槿各品种的花粉生活力;用联苯胺-过氧化氢法测定木槿各品种的柱头可授性。结果表明:TTC染色法不适用于检测木槿花粉活力,I_2-KI染色法及联苯胺-甲萘酚染色法适用于检测木槿花粉活力。2种染色法测得的‘白边红心’的生活力都最高,I_2-KI染色法的生活力为53.48%,联苯胺-甲萘酚染色法的生活力为90.09%。‘牡丹木槿’的生活力最低,I_2-KI染色法的生活力为4.38%,联苯胺-甲萘酚染色法的生活力为42.96%。不同品种在3种贮藏温度下花粉生活力变化趋势相同,4℃条件下有利于延长花粉的贮藏时间。‘牡丹木槿’的柱头可授性最弱。     

广西油茶传粉膜翅目昆虫调查

在2012年10—12月油茶盛花期,选取广西区内有代表性的5个油茶种植试验点,对油茶传粉膜翅目昆虫进行调查。结果表明:广西区内油茶传粉膜翅目昆虫有8科13属25种,大多为蜜蜂科和胡蜂科昆虫,共有19种,值得加以保护和利用的主要有地蜂、中华蜜蜂和墨胸胡蜂。样地群落多样性,桂北地区较低,桂中南较高。为增加传粉昆虫多样性,增加油茶产量,可在林下保留一定的开花植物招引访花昆虫。     

福建省油茶林主要传粉昆虫种类及访花行为

对福建省福州、泉州、龙岩、南平、宁德等地油茶林传粉昆虫及其访花行为进行了调查,结果表明:福建省油茶林中主要传粉昆虫有24种,分属于3目11科17属,其中膜翅目的昆虫种类最多,有11种;大分舌蜂是油茶最重要的传粉昆虫,其数量多,传粉效率高;传粉昆虫日活动时间在12∶00—14∶30出现高峰,昆虫个体数量平均占全天总数的70%左右;油茶传粉昆虫的访花行为因昆虫的访花目的不同而有较大差异,温度和光照是影响传粉昆虫数量、行为和频率的主要因素。     

蜜蜂在桉树人工林中的作用

桉树主要靠昆虫授粉,种子合成主要是异型杂交(69—86％),但也存在相当多数量的自交。自交导致发芽率低,减少结籽数量,降低实生苗活力。在天然林中,由昆虫形成的自由授粉的效率低,并且花粉败育的百分比大。每个蒴果中,产生种子的数量通常较低,这与花中的胚株数有关。控制异花授粉通常能提高每个蒴果中种子的数量,表明在自由授粉的情况下,到达柱头上的花粉量可能是种子生产中的一个限制因子。蜜蜂传粉能提高按树种子产量。普遍认为:蜜蜂能很好地帮助缓和人工林和种子园种子产量低的问题。本研究略述了蜜蜂在种子生严过程中的价值。     

锈叶杜鹃的开花特性及繁育系统研究

2012年对锈叶杜鹃自然居群进行了开花物候及访花昆虫的调查,分析了其开花特性;并运用杂交指数、花粉-胚珠比和人工控制授粉方法,对其繁育系统进行了研究。结果表明,锈叶杜鹃开花时间为2月初至7月,其单花花期、单花序花期及单株花期分别为7.06±2.74 d,12.33±2.37 d和16.17±4.24 d。锈叶杜鹃的雌、雄性器官具有同熟性,但两者的最佳活性时间不同,花粉活力在开花第1天的活力最高,而柱头可授性在开花第4～6天最好。锈叶杜鹃的繁育系统为异交型,自交亲和,需要传粉者;同株异花授粉是其主要的授粉方式。锈叶杜鹃的有效传粉昆虫主要为蜂类,而象甲类、蚁类、叶蜂类昆虫是侵害性昆虫,严重影响其传粉;传粉昆虫访花频率低,可能是导致锈叶杜鹃自然杂交结实率低的主要原因。     

'赣州油'系列油茶品种配置筛选

【目的】油茶为自交不亲和树种,选择‘赣州油’系列油茶品种间花期相遇及授粉亲和性高的品种,为‘赣州油’系列油茶品种配置提供参考依据。【方法】以赣南主栽的‘赣州油’系列油茶品种为试验材料,在开展油茶开花物候期观测、花粉量和花粉活力测定的基础上,通过品种间异交亲和性调查,初步建立‘赣州油’系列油茶授粉品种配置模式。【结果】根据开花时间,‘赣州油’系列油茶品种被分为早花、中花、晚花品种。不同油茶品种单花花粉量和花粉活力存在较大差异,单花花药数最多的品种为‘赣州油17号’,单花花粉量最多的是‘GLS赣州油2号’,单花有效花粉数最多的为‘赣州油18号’。人工自花授粉试验结果显示,油茶并非完全自交不亲和,‘GLS赣州油2号’和‘GLS赣州油4’号可以实现自花授粉结实,但其结实率较低,分别为10.00%和11.11%;‘GLS赣州油4号’的同品种异株间人工授粉结实率达到42.86%。异花杂交试验结果显示,‘GLS赣州油1号’ב赣州油6号’杂交坐果率达到88.89%,综合考虑父本和母本的性状、稳定性、配合力等情况,从32个组合中筛选出6个最佳组配,分别为‘GLS赣州油1号’ב赣州油6号’、‘GLS赣州油5号’בGLS赣州油2号’、‘GLS赣州油5号’ב赣州油10号’、‘赣州油9号’ב赣州油10号’、‘GLS赣州油4号’בGLS赣州油2号’、‘GLS赣州油4号’ב赣州油6号’。【结论】‘赣州油’系列油茶品种的花药数和花粉量不能作为品种间亲和力的判断依据,油茶的品种配置应综合考虑花期、花粉活力、亲和性等各方面的因素。     

宝兴百合花柱偏转促进延迟自交试验研究

2011年7~8月对云南香格里拉高山植物园的宝兴百合(Lilium duchartrei Franch.)种群进行了传粉生物学研究实验,以期找到这种花朵开放初期雌雄异位的植物传粉生物学特点。结果表明,记录到的178次昆虫对宝兴百合的访问中能触碰到柱头的仅有蝴蝶类1次,有效传粉者传粉频率严重不足;单花期5.5~6.5 d,花开放的前3天,柱头远离花药,从花开放的第二天起花柱缓慢向上偏转,第四天将柱头从远离花药位置送到刚好可以接受自花花粉的位置,利于早期没有昆虫传粉的花朵延迟自交,自花授粉发生在花期末期,自交之前仍然保持异交传粉机制;自然状态(92.3%)及完全套袋处理(90%)的结实率接近,说明宝兴百合传粉存在花柱偏转促进的延迟自交,但2种处理的每果实种子数自然状态(121)显著高于完全套袋处理(78),又说明由昆虫传粉的异交更利于宝兴百合结实。延迟自交避免了自交与异交竞争造成的花粉或者种子的折损,为宝兴百合在有效访花昆虫不足导致异交失败时提供繁殖保障。     

花色多态植物紫薇花部综合特征与繁育系统

[目的]紫薇具有红色、紫色和白色等显著不同的花色以及形态、大小和颜色明显不同的2种雄蕊,使其成为花色多态型和异型雄蕊研究的良好材料.对紫薇花部综合特征和繁育系统进行系统研究,探究紫薇不同花色植株的繁殖策略以及2种雄蕊在传粉过程中的功能作用.[方法]通过野外定点观测,采用传粉昆虫调查、人工授粉以及人工控制套袋试验等方法对紫薇3种花色植株的花部形态特征、开花进程、传粉式样以及花朵的功能形态特征进行检测.[结果]1)3种花色植株的花期和单花开放进程基本相同(单花花期为4～5天).2)3种花色植株的花在形态特征上存在差异.3)3种花色植株的短雄蕊数表现为白色花植株＞紫色花植株＞红色花植株,花色间存在显著差异(P＜0.05);红色花植株的单花花粉量和P/O值显著低于其他2种花色植株(P＜0.05).4)3种花色植株的花粉活性和柱头可授性动态变化趋势相似;花粉寿命与柱头可授期有部分重叠,长雄蕊花粉活性最高时期早于柱头最佳可授期,短雄蕊的与柱头最佳可授期同步;白色和紫色花植株的柱头最佳可授期比红色花植株的长(约2h).5)2种雄蕊在形态、颜色、花粉量、人工控制试验条件下的结实率和结籽数以及传粉昆虫访花行为等方面都存在显著差异,说明2种雄蕊在传粉过程中存在功能分化,即黄色短雄蕊主要起招引昆虫作用,暗黄色长雄蕊主要起传粉作用;但2种雄蕊在花粉活性、花粉组织化学成分以及人工控制授粉后的结实率等方面均无显著差异,表明二者在生理上尚未分化;去除雄蕊试验表明,雄蕊的排列方式是影响2种雄蕊功能分化程度的重要因素.6)P/O值、套袋试验以及传粉昆虫观察结果表明,紫薇不存在无融合生殖、主动自交和自交不亲和现象,其交配方式是以异交为主、自交亲和的兼性异交繁育系统.7)传粉昆虫对红色花植株有明显偏好,访问该花色植株的频率显著高于其他2种花色植株(P＜0.01);人工授粉后,白色和紫色花植株的结实率显著提高.[结论]在自然条件下,紫薇的白色和紫色花植株存在一定的花粉限制.此时,增加对雄性功能的投入、延长柱头最佳可授期是其维持繁殖成效的适应策略;在传粉过程中,2种雄蕊既有分工,又有协作.2种雄蕊花药开裂时间不同步,花粉活力维持时间也不同,花粉的这种装配机制是紫薇提高花粉输出效率的繁殖策略.     

云南易危植物红马银花的传粉生物学研究

以云南省玉溪地区野外分布红马银花为研究对象,进行了花部特征及开花期动态观察、杂交指数和花粉与胚珠比估算、花粉活力及柱头可授性测定、传粉者及其行为观察。结果表明:红马银花的花期主要从2月上旬到3月中旬,单花花期5-8天;根据杂交指数初步判断其繁育系统为自交亲和,有时需要传粉者,P/O比为89.91±11.17,判断其繁育系统为兼性自交;MTT染色法测定红马银花散粉后24h花粉活力达到90.6%,花粉离体萌发法测定红马银花散粉12-24h后花粉活力达82.9%;柱头可授性试验表明,红马银花开花2-4天柱头可授性最强;红马银花的主要传粉者为熊蜂和蓝喉太阳鸟,二者的主要访花频率时间分别为14:00-17:00和8:00-11:00。传粉者稀少及其自身的自交亲和特性可能是导致其繁殖失败的主要原因。     

6个油橄榄品种的花粉特性

为给油橄榄花而不实、坐果率低等问题的解决提供理论依据,以‘城固’‘鄂植’‘莱星’‘皮削利’‘中山’‘佛奥’这6个油橄榄品种为研究材料,对其花粉特性及花粉萌发情况进行了研究。结果表明:6个品种花粉均为长圆形,其纵横径均在150~260μm之间,‘城固’的纵径最小,‘佛奥’的横径最小;‘鄂植’‘莱星’‘中山’‘佛奥’的花粉量均在110 000个/单花左右,‘城固’与‘皮削利’的花粉量均在80 000个/单花左右;6个品种的花粉畸形率均在5%~15%之间,品种间的差异不显著;‘莱星’‘皮削利’‘鄂植’‘佛奥’的花粉生活力均在85%以上,‘莱星’‘鄂植’‘佛奥’‘中山’4个品种在采后24 h内的花粉生活力均大于60%;6个品种的花粉萌发率均在20%~50%之间。     

植物花部特征与访花昆虫互作关系研究进展

植物和访花昆虫是陆地生物群落的2个重要组成部分。在长期的进化过程中,开花植物与访花昆虫形成了多种形式的互作关系。在植物与访花昆虫的相互作用中,植物会演化出多样的花部特征来吸引访花昆虫,而访花昆虫对花部特征的响应及访花行为也有利于维持两者之间的相互关系。为了深入探究花部特征对访花昆虫种类及行为产生影响的现象和机制,文中综述了花部特征与访花昆虫相互作用方面的研究进展。植物的花部特征可以分为花部构成和开花式样2个层面,不同的花部特征对访花昆虫具有不同的吸引力。其中,花部构成从花的结构形态、花色、花气味、花粉和花蜜4个方面进行阐述,开花式样从开花数量、开花类型和排列方式3个方面进行阐述。在现有研究的基础上,对未来的研究方向进行了展望,以期为深入开展植物与访花昆虫的相关研究提供参考,并为生物多样性保护提供新的思路。