唇柱苣苔属植物传粉生物学研究

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唇柱苣苔属(Chirita)为苦苣苔科的一个大属,主要分布在我国南部及西南部地区。目前关于本类群的传粉生物学研究还相对较少,而本实验室的前期研究显示唇柱苣苔属具有丰富的花部机制和传粉特性,值得对其进行更加详细的传粉生物学研究。本研究分别选取唇柱苣苔组(Sect.Gibbosaccus)的条叶唇柱苣苔(C.ophiopogoides)、羽裂唇柱苣苔(C.pinnatifida)及粗齿唇柱苣苔(C.macrodonta),麻叶唇柱苣苔组(Sect.Chirita)的斑叶唇柱苣苔(C.pumila)、单花唇柱苣苔(C.monantha),钩序唇柱苣苔组(Sect.Mirochirita)的钩序唇柱苣苔(C.hamosa)作为代表种,进行详细的传粉生物学研究,以期探讨本属的传粉机制,传粉系统及繁育系统的进化。研究得到以下初步结果:  唇柱苣苔组三种代表植物都为蜂媒花,主要传粉者为蜜蜂(Apissp.)或熊蜂(Bombussp.),一致具有柱头卷曲运动机制。柱头在刚开花时与花柱成180°状态,可受面紧贴花冠管上壁,此时的花处于雄性功能阶段;随着开花时间的推后,柱头慢慢发生向下弯曲,最后与花柱成90°状态,使柱头位于访花通道上,此时的花处于雌性功能阶段。在柱头发生弯曲前对其进行人工授粉可以显著减少柱头的弯曲度,说明柱头的卷曲运动是为了提高雌性适合度。本组植物都自交亲和,不能发生主动自交,但不能避免同株异花授粉,是以异交为主的混合交配系统。  麻叶唇柱苣苔组两种代表植物也都为蜂媒花,熊蜂(Bombussp.)为其专一的传粉者,一致具有柱头反卷运动机制。柱头在刚开花时和花柱成90°弯曲,在授粉后发生向上反卷运动,最后与花柱成180°状态,若没有授粉则一直保持弯曲状态。实验证明弯曲的柱头挡在花药前对花粉的输出产生严重干扰,所以柱头的反卷运动避免了雌雄功能的干扰。本组植物自交亲和,花展示及访花昆虫的行为无法避免同株异花授粉,交配系统是以异交为主的混合交配系统。斑叶唇柱苣苔的主动自交是一种次生性状,为其在不稳定的传粉环境中提供繁殖保障。  钩序唇柱苣苔组的代表植物为蜂媒花,彩带蜂(Nomiasp.)是其主要传粉者。本组不存在上述两种柱头弯曲运动,但柱头两裂片在授粉后会发生闭合运动,而在没有授粉或机械触碰下没有反应,所以不是触敏柱头。人工授粉处理显示钩序唇柱苣苔自交亲和,交配系统为自交为主的混合交配系统。张开的柱头直接插入花粉囊中完成自花授粉为其提供繁殖保障。钩序唇柱苣苔的柱头活体形态特征及闭合运动行为表明其不是原有文献中所描述的片状柱头,所以以最直接的证据支持了钩序唇柱苣苔组独立为钩序苣苔属。  通过对代表种的研究显示,唇柱苣苔属具有丰富的花部机制和传粉特性,蜂类是其专化的传粉者。不同组间柱头运动、开花生物学特性,交配系统等存在一定差别,但同一组内较为一致。
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