欺騙傳粉系統中傳粉者適合度損失的實證研究

《欺騙傳粉系統中傳粉者適合度損失的實證研究》是羅毅波為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：欺騙傳粉系統中傳粉者適合度損失的實證研究
• 項目類別 ：面上項目
• 項目負責人 ：羅毅波
• 依託單位 ：中國科學院植物研究所

結題摘要

欺騙和對抗傳粉關係的進化及維持機制是研究植物與傳粉者之間合作進化的核心問題之一。通過野外實驗和分子遺傳學手段量化食蚜蠅付出的代價（卵的數量和遺傳質量）和紫紋兜蘭的雌雄適合度收益（花粉塊轉移率、結籽率和果實重）之間的關係。結果發現，在單花和斑塊水平，食蚜蠅付出的代價在數量和質量上均隨著蘭花的雌雄適合度的增加而增長，其平均代價隨蘭花種群的增大而減少。通過卵的母系推斷估測出單個食蚜蠅傳粉者的代價遠遠小於其終生繁殖力。這些結果共同說明，從傳粉者角度來看，產卵地欺騙是一個相對穩定的系統，不支持該特化剝削關係走入進化死胡同的假說。同時，該結論也表明被子植物特化的花欺騙系統具有相當程度的進化穩定性和耐受性。 在種群水平，以傳粉食蚜蠅代價和紫紋兜蘭繁值適合度的數據為基礎構建一個紫紋兜蘭、食蚜蠅和紫紋兜蘭的模擬對象蚜蟲等三者在群落水平的模型。對模型進一步最佳化，同時將3個參與者進行各自最優適合度的分析，將已有相關參數，包括如植株密度、花的吸引力、三者死亡率和出生率等在模型上進行運算。結果顯示，傳粉者代價在一定程度上可以促進植物的繁殖成功和維持三者關係的穩定性，但高的傳粉者代價可能會通過降低植株密度和提高吸引力的方式來維持這種欺騙性傳粉關係的穩定性。 系統發育研究表明兜蘭屬中蠅類傳粉類群的物種形成速率大於蜂類傳粉系統的類群。以歐洲地熊蜂和長尾管蚜蠅分別代表兜蘭屬的蜂類和蠅類傳粉昆蟲，對兜蘭屬代表性種類和人工雜交後代進行視覺和嗅覺行為學實驗。結果顯示，不同兜蘭屬種類對蜂類和蠅類幾乎都產生吸引，但吸引力強弱有差異。雜交產生的新性狀對蜂類和蠅類的吸引力與父母親本相比會產生變化。“傳粉通道”與傳粉者體積大小的匹配程度成為兜蘭屬植物傳粉成功的一個關鍵制約因素。在蠅類傳粉/產卵地欺騙的兜蘭屬物種中柱頭到傳粉通道內壁的距離和花粉塊到傳粉通道內壁的距離值均小於蜂類傳粉/食源性欺騙的兜蘭屬植物。

項目摘要

欺騙和對抗傳粉關係的進化及維持機制是研究植物與傳粉者之間合作進化的核心問題。從收益的角度看，欺騙和對抗傳粉關係意味著植物與傳粉者合作方都有可能獲得收益、沒有收益、甚至損失（負收益）。植物的損失因易於確定並能定量估測而受到廣泛關注，有關對抗傳粉關係的進化和維持機制都是基於植物的負收益而提出。顯然，針對傳粉者損失的研究將有利於全面和深入認識對抗傳粉關係的進化和維持。我們將傳粉者損失的欺騙傳粉系統稱為傳粉者子代寄生的欺騙傳粉系統。本項目擬以蘭科杓蘭亞科兜蘭屬植物與食蚜蠅（傳粉者）典型產卵地欺騙傳粉系統為研究對象，綜合野外觀察和人工控制性試驗確定兜蘭繁殖適合度收益、食蚜蠅適合度損失以及食蚜蠅訪花次數三者之間的關係；通過測定兜蘭花部視覺和嗅覺信號在授粉前後的變化，並開展傳粉者行為生物活性評估試驗，揭示兜蘭屬植物控制傳粉者訪花頻率的反饋機制；闡明兜蘭屬植物產卵地欺騙傳粉系統生態穩定的維持策略。