食源性欺骗传粉和环境因子对濒危植物药山虾脊兰结实率的影响研究取得新进展

最新的兰科植物多样性形成假说认为，兰科植物物种形成是传粉限制、种子的远距离散布、极小种群的建立和隔离，以及对新环境的传粉昆虫谱的适应共同作用的结果。对因生境破碎化形成的濒危兰科植物小种群进行保护具有重要的理论和实践意义。兰科植物的生活史极度依赖于其所处的群落环境，这种依赖在欺骗性传粉的种类中尤为突出。结实是维持兰科植物种群更新和发展的关键因素。相对于有报酬的兰科植物，欺骗性传粉的兰花其结实率往往较低。欺骗性传粉通常导致较低的传粉昆虫拜访率，即传粉昆虫限制，被认为是导致欺骗性兰科植物结实率低的重要原因之一。生物和非生物环境因子，如气候变化、人为因素和植食作用等，也可能是导致兰花低结实率的原因。然而，整合繁育和传粉系统，以及各种环境因子的共同作用，从而揭示这些因素对濒危兰科植物结实率影响的研究还比较少。

中国科学院昆明植物研究所任宗昕博士等科研人员对分布在云南东北部药山的极度濒危植物药山虾脊兰（Calanthe yaoshanensis）种群开展了为期三年的传粉生态学和繁殖生态学研究，并整合气候变化、人为因素和植食昆虫的啃食行为等环境因子，讨论生物和非生物因素对其结实率的影响。繁育系统实验显示药山虾脊兰自交亲和，人工自交和异交授粉都能100%结实。自交和异交种子胚发育和活力检测结果显示，异交种子的胚发育情况和种子活力的比例都显著高于自交种子，表明存在自交衰退。自然状态下结实率较低（三年自然结实率均小于22%），年际间差异不明显。蜂蝇和密林熊蜂是药山虾脊兰的主要传粉昆虫，并首次发现食蚜蝇是虾脊兰属植物的传粉昆虫，药山虾脊兰不为传粉昆虫提供任何形式的报酬，为泛化的食源性欺骗，主要通过鲜艳的花展示和浓郁的花气味吸引昆虫的访问。然而，两种传粉昆虫的传粉效率都很低，花粉块移出率为27-45%，授粉率仅有15-22%。损失的花粉块的比例达到43-51%，即将近有一半的花粉块在传粉过程中丢失。一些环境因子，如村民盗挖、昆虫啃食，以及霜冻和连续降雨等气候因素也会降低该居群的结实率。

研究表明，欺骗性传粉和多种环境因子是该植物的极小种群结实率低的原因，低效率的传粉系统可能是对局域环境适应的结果，欺骗性兰科植物的进化可能不是协同进化的过程，而是非对称的环境依赖的进化途径。研究结果以“Which food-mimic floral traits and environmental factors influence fecundity in a rare orchid, Calanthe yaoshanensis?”为题，近期发表在《林奈学会植物学报》（Botanical Journal of the linnean Society）上。文章链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/boj.12213/abstract

濒危植物药山虾脊兰（Calanthe yaoshanensis）及其传粉昆虫