关键词:
忽地笑
繁育系统
访花昆虫
雌雄异位
表型选择
摘要:
忽地笑(Lycoris aurea)为石蒜科(Amaryllidaceae)石蒜属(Lycoris)多年生草本植物,主要分布在中国西南地区,有着独特的花型与物候,是一种具有观赏价值的野生花卉,同时其鳞茎内富含多种生物碱成分,具有重要的药用价值。其花呈蜘蛛花型,具有高度外露的柱头和花药,可能代表了一种独特的传粉方式;其单花展示存在动态式雌雄异位,花开后花柱会先向下运动后再向上运动。为了探究这种传粉方式、雌雄异位功能以及传粉者介导的花性状选择,我们对忽地笑的花部特征、繁育系统、传粉昆虫及其行为、花柱运动机制、传粉者对花性状的选择等进行了研究。主要研究结果如下:
(1)对忽地笑的传粉生物学研究结果表明:忽地笑的单花持续时间为5.9±0.1 d,花粉胚珠比2.3万;忽地笑具有一定的自交亲和能力,但不具有主动自交能力,需要访花昆虫来传粉;补充花粉显著提高了座果率,证明存在花粉限制;4种凤蝶是有效传粉动物,由于忽地笑存在雌雄异位,在开花前期,凤蝶访花后翅可能接触到扁平的花药,在开花中后期凤蝶访花时后翅才可能碰触到柱头从而完成传粉过程。
(2)对忽地笑的雌雄异位功能研究结果表明:忽地笑开花前期花柱和花丝是分开的,两者之间的角度约为30°,在开花的中后期花柱逐渐向花丝移动,最终两者在同一条线上,但柱头比花药高2~3 cm;柱头在整个花期都具有可授性;花粉在整个花期都具有较高的萌发率;自然对照和花柱上举处理的座果率显著高于花柱下垂处理的座果率,证明处于可授位后开始行使雌性功能才能座果;自然授粉的种子数与落置在柱头上的花粉数存在显著正相关关系,表明花粉数越多,种子数越多。
(3)传粉者对忽地笑花部性状的表型选择研究结果表明:忽地笑花药和柱头两者之间距离的变异系数最高,为30.99%,花序头直径的变异系数最小,为9.35%;在自然授粉条件下所测量的花性状均未检测到显著的选择差和选择梯度,说明9个花性状(单花序花冠高、单花序花冠幅、花冠筒长度、花冠口和柱头的距离、花药和柱头的距离、花序头直径、花葶高、花葶基部直径和花数)不会显著影响该植物的传粉效率和繁殖成功,进而不会受到传粉者介导的选择;但是在单花序花冠高与花序头直径、花葶高与花药和柱头的距离以及花葶高与花葶基部直径3个组合性状中检测到显著的相关选择作用。
综上,忽地笑的花部特征可能是和蝴蝶翅膀传粉相适应的,这种适应机制可以帮助我们更好地认识蝴蝶翅膀传粉综合征的进化。具有这种雌雄异位功能的植物不仅提高了植物整体适合度,而且也提高授粉精确性,既可以帮助我们更深入认识传粉动物和植物的相互关系,也为忽地笑的保护和利用奠定基础。