自然界中一種新的主動(dòng)自花傳粉機(jī)制
植物從異花傳粉到自花傳粉的演化是自然界中頻繁發(fā)生的一種進(jìn)化轉(zhuǎn)變，包括主動(dòng)自花傳粉和被動(dòng)自花傳粉。主動(dòng)自花傳粉是指植物不需要傳粉媒介的參與，直接將其花粉傳到自己的柱頭上。在主動(dòng)自花傳粉植物中有一類植物，它在開(kāi)花的過(guò)稱中并不進(jìn)行自花傳粉，而是等待傳粉者帶來(lái)的異花花粉。當(dāng)?shù)炔坏絺鞣壅甙菰L時(shí)，才在花凋謝時(shí)進(jìn)行自花傳粉（即：延遲自交）。這種策略既最大限度的減少了近交衰退的不利因素，又能夠保證有性繁殖，是最具優(yōu)勢(shì)的自花傳粉方式。雖然能進(jìn)行延遲自交的植物在自然界中并不少見(jiàn)，但是實(shí)現(xiàn)延遲自交的方式卻相對(duì)單一，目前幾乎所有已報(bào)道的都是通過(guò)花部器官（如：花絲，花柱或花冠）的運(yùn)動(dòng)使柱頭和花藥接觸實(shí)現(xiàn)自花傳粉。
植物進(jìn)化生態(tài)組研究生范永立在導(dǎo)師李慶軍研究員的指導(dǎo)下，在云南臨滄對(duì)姜科的長(zhǎng)柄象牙參(Roscoea debilis)進(jìn)行了兩年的野外觀察和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了自然界中一種新的延遲自交的自花傳粉機(jī)制：該植物單花壽命有3天，在開(kāi)花的第一天柱頭開(kāi)始分泌萌發(fā)液；到了第三天，連續(xù)分泌的萌發(fā)液聚集成為一個(gè)小液滴聳立于柱頭之上；在第四天花萎蔫之后，小液滴會(huì)沾住其兩側(cè)的花粉，促使花粉在柱頭外萌發(fā)、花粉管伸入柱頭，從而實(shí)現(xiàn)自花傳粉。該研究還顯示，盡管這種植物的花具有典型的動(dòng)物傳粉的特征：花色彩艷麗、兩側(cè)對(duì)稱、有杠桿狀雄蕊附屬體和產(chǎn)生花蜜，但是野外并沒(méi)有觀查到有效傳粉者，種子的產(chǎn)生主要是通過(guò)這種奇特的自花傳粉機(jī)制實(shí)現(xiàn)的。
該研究增加了自然界中一種新的自花傳粉方式的認(rèn)識(shí)，為研究植物如何從異花傳粉向自花傳粉轉(zhuǎn)變提供了一個(gè)新的視角；同時(shí)，對(duì)于深入探討由于青藏高原隆升而分化出來(lái)的高海拔姜科植物類群象牙參屬植物的適應(yīng)性進(jìn)化具有重要意義。研究結(jié)果以Stigmatic fluid aids self-pollination in Roscoea debilis (Zingiberaceae): A new delayed selfing mechanism為題，已經(jīng)在植物學(xué)類國(guó)際期刊Annals of Botany上在線發(fā)表，這也是我園植物進(jìn)化生態(tài)學(xué)研究組發(fā)表的第三篇高山姜科植物類群象牙參屬植物傳粉生態(tài)學(xué)研究的論文，前兩篇分別發(fā)表在Annals of Botany和Plant Biology上。
本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金支持。
插圖：A：長(zhǎng)柄象牙參的植株；B：在野外捕獲的訪花頻率極低的昆蟲(chóng)；C：花內(nèi)部結(jié)構(gòu)（PS-花粉囊，SM-柱頭，S-花柱，LA-杠桿狀雄蕊附屬體）；D：開(kāi)花前去除了花粉囊的花，用來(lái)檢測(cè)傳粉者對(duì)種子產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。E-H：自花傳粉的方式（E：花開(kāi)第一天時(shí)的柱頭狀態(tài)，箭頭指示柱頭上有少量萌發(fā)液；F：花開(kāi)第三天時(shí)的柱頭狀態(tài)，箭頭指示柱頭上的萌發(fā)液聚集成一個(gè)小液滴聳立于柱頭之上；G：花開(kāi)第四天時(shí)的柱頭狀態(tài)，柱頭粘住旁邊的花粉；H：花開(kāi)第四天時(shí)的柱頭染色后在熒光顯微鏡下觀察的狀態(tài)，花粉在柱頭外面萌發(fā)，花粉管伸入柱頭）
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