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        西雙版納熱帶雨林優(yōu)勢(shì)植物假海桐的花氣味及傳粉昆蟲多樣性

        2019-05-23 10:12王朝雅彭艷瓊
        綠色科技 2019年8期
        關(guān)鍵詞:柱頭傳粉甲基

        王朝雅,楊 培,王 波,彭艷瓊

        (1.中國科學(xué)院 西雙版納熱帶植物園熱帶森林生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650223;2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049)

        1 引言

        傳粉生物學(xué)是植物生殖生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)之一,主要研究植物花部特征對(duì)特定傳粉媒介的適應(yīng)[1]。了解植物的花部特征、開花樣式隨時(shí)間的變化以及相應(yīng)的訪花昆蟲訪問頻率,是理解植物傳粉機(jī)制的基礎(chǔ),對(duì)于特定植物的保護(hù)具有重要的參考價(jià)值。由于植物固著生長(zhǎng)的習(xí)性,其花粉傳遞往往依賴特定的媒介,約87.5% 的被子植物依賴動(dòng)物傳粉[2]。在形形色色的傳粉動(dòng)物中,傳粉昆蟲發(fā)揮著重要的作用,可為90% 的野生植物和75% 的糧食作物傳粉[3]。因此,傳粉昆蟲對(duì)植物的繁衍是不可或缺的。它們不僅是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,維持著生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡[4],同時(shí)對(duì)于人工生態(tài)系統(tǒng)(如:作物生態(tài)系統(tǒng)和果園生態(tài)系統(tǒng))的經(jīng)濟(jì)效益具有直接影響[5]。

        植物的花部特征包括花部構(gòu)成和花的開放式樣[6]。處于不同開放時(shí)期的花在結(jié)構(gòu)、顏色、氣味和提供給訪花昆蟲的報(bào)酬上存在著變化,從而影響訪花者的行為[7,8],其變化的速度與昆蟲的授粉過程緊密相關(guān)。而傳粉昆蟲對(duì)植物的識(shí)別很大程度上依靠花揮發(fā)物這一古老的信號(hào)[9]。花氣味中揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)的組成和含量隨著花的發(fā)育不斷變化[10~12],一方面顯示了植物發(fā)育階段的變化,另一方面調(diào)節(jié)著傳粉昆蟲訪花、采蜜等多種行為[13~15]。尤其是在開花前后,花的揮發(fā)物在質(zhì)、量上的變化尤為顯著,這種變化會(huì)對(duì)特定的傳粉者產(chǎn)生顯著的影響[16]。因此,結(jié)合植物花的發(fā)育動(dòng)態(tài)以及揮發(fā)物的變化,能更好地了解植物傳粉昆蟲的多樣性及其互作機(jī)制。

        在森林生態(tài)系統(tǒng)中,傳粉生物學(xué)主要聚焦研究那些花結(jié)構(gòu)特殊、小種群或?yàn)l危的植物,以及專性的傳粉系統(tǒng)[17-19],針對(duì)群落中重要和優(yōu)勢(shì)的植物,研究它們的傳粉生物學(xué)規(guī)律。熱帶雨林擁有最為豐富的物種,是生物多樣性保護(hù)的優(yōu)先區(qū)域。在西雙版納熱帶雨林中,假海桐(Pittosporopsiskerrii)種群數(shù)量巨大,是林下層喬木優(yōu)勢(shì)樹種,在20 hm2的熱帶雨林動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)樣地中,假海桐重要值排名第二,影響著群落組分和周圍生境的變化,是決定群落演替的主要因素[20,21]。然而,目前沒有關(guān)于假海桐傳粉生物學(xué)的報(bào)道,也未見其花氣味方面的研究。因此,本研究以熱帶雨林優(yōu)勢(shì)種假海桐為研究對(duì)象,跟蹤其開花物候、觀察其開花特征,并在花期調(diào)查其訪花昆蟲種類及訪花頻次,收集昆蟲傳粉前、后的花氣味,分析其差異,揭示假海桐傳粉生物學(xué)特點(diǎn),為熱帶雨林保護(hù)提供依據(jù)。

        2 材料和方法

        2.1 研究地點(diǎn)及材料

        研究地點(diǎn)位于云南省西雙版納傣族自治州勐臘縣境內(nèi)的中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園(21°41′N,101°25′E)和補(bǔ)蚌大樣地內(nèi)(21°60′N,101°59′E)。西雙版納年平均氣溫21.4 ℃,月平均氣溫最低16.0 ℃(1月),最高25.7 ℃(7月),年平均降水量1500 mm,屬典型的熱帶季風(fēng)氣候,根據(jù)降水變化,一年可分為雨季、霧涼季和干熱季[22]。

        假海桐(PittosporopsiskerriiCraib)隸屬于茶茱萸科(Icacinaceae)、假海桐屬(Pittosporopsis),灌木或小喬木,高1~17 m,樹皮紅褐色,小枝近圓柱形,具稀疏的皮孔。葉長(zhǎng)橢圓狀倒披針形至長(zhǎng)橢圓形,長(zhǎng)12~22 cm,寬4~8.5 cm,表面深綠,背面淺綠,具光澤。花序長(zhǎng)3~4.5 cm,被微柔毛;花芽綠色,長(zhǎng)圓形;花瓣匙形,長(zhǎng)5~7 mm,寬1.5~2 mm,黃綠轉(zhuǎn)白綠,最后為白色,具香味;雄蕊與花瓣幾等長(zhǎng),花絲扁,花藥丁字著生,白色;子房圓錐形,花柱棒狀。核果近圓形至長(zhǎng)圓形,長(zhǎng)2.5~3.5 cm,徑約2~2.5 cm,白綠色。假海桐喜生于海拔350~1 600 m的山溪密林中,是熱帶雨林下層的優(yōu)勢(shì)樹種。國內(nèi)產(chǎn)云南西雙版納、滄源、紅河等地,在緬甸、泰國、老撾至越南北部也有分布。

        2.2 開花動(dòng)態(tài)觀察

        在花期,選擇3株假海桐(P.kerrii),在每株樹上選取尚未開放的花序,3株共選取20枝花序,從花蕾期開始進(jìn)行觀察。每天18:00~19:00觀察1次,直到花朵完全開放時(shí)為止,每次觀察時(shí)記錄當(dāng)日新開放小花數(shù)目。按照Dafni的方法記錄雌雄蕊空間位置及成熟時(shí)間[23],用TTC染色(2,3,5-Triphenyl-2H-tetrazolium chloride)法測(cè)定花粉的活力和壽命,同時(shí)采用過氧化氫法和MTS染色法測(cè)定柱頭可授性。測(cè)定花粉活力的方法:盛花期采集開花天數(shù)不同的花藥,置于凹玻片中,用軟毛刷輕刷花粉粒,并用解剖針將已開裂的花粉囊中的花粉粒輕輕挑出,之后滴加含0.5% TTC的蔗糖溶液30 μL,迅速蓋上蓋玻片,放入內(nèi)置濕濾紙的培養(yǎng)皿中,在37 ℃的黑暗條件中培養(yǎng)3 h后鏡檢。每樣品做10塊玻片的重復(fù),每個(gè)玻片選取3~5個(gè)不重疊視野進(jìn)行觀察,計(jì)數(shù)染色和未染色花粉粒數(shù),計(jì)算花粉的染色率,以染色率表示花粉的活力及壽命。測(cè)定柱頭可授性的方法:盛花期采集開花后不同天數(shù)的小花花柱30個(gè),用鑷子取下花柱,注意不要?jiǎng)潅^,將每個(gè)花柱的柱頭置于凹玻片中,滴加10μL過氧化氫和MTS溶液,完全浸潤(rùn)柱頭,然后迅速移至體視鏡下觀察,并記錄產(chǎn)生氣泡的情況。若柱頭周圍產(chǎn)生大量氣泡,則顯示柱頭有較強(qiáng)活力,具較強(qiáng)可授性;若柱頭周圍產(chǎn)生少量氣泡,則說明柱頭活力較差,可授性弱;若柱頭周圍未產(chǎn)生氣泡,則顯示柱頭沒有活力,不具可授性。滴加MTS溶液的凹玻片閉光處理30 min后轉(zhuǎn)移至體視鏡下觀察,再記錄染色情況。若柱頭呈深藍(lán)紫色,則顯示柱頭有活力,具有可授性;若柱頭淺染色說明柱頭活力差,可授性弱;若柱頭顏色不變,則顯示柱頭沒活力。此外,選取41枝花序(共1204朵小花),在花蕾期進(jìn)行套袋隔離處理,避免昆蟲異花授粉,以檢查假海桐的自交結(jié)實(shí)情況。

        2.3 訪花昆蟲觀察

        假海桐開花有始花期、盛花期和末花期之分,在開放花朵較多的盛花期直接觀察、拍照記錄昆蟲的訪花頻次,觀察有無接觸到雄蕊和柱頭的傳粉行為,當(dāng)訪花昆蟲接觸到雄蕊和柱頭時(shí),記為一次訪花傳粉。野外難于直接鑒定的昆蟲種類,采回室內(nèi),制作標(biāo)本進(jìn)行種類鑒定。在3株樹上開展系統(tǒng)觀察,每株樹在東西南北4個(gè)方向,每個(gè)方向觀察5 min,共觀察20 min,在10:00~18:00期間對(duì)3株樹間輪流觀察,每株樹觀察8次,連續(xù)觀察3 d。

        2.4 假海桐花化學(xué)揮發(fā)物的收集和鑒定

        2.4.1 動(dòng)態(tài)頂空吸附法收集假海桐花化學(xué)揮發(fā)物

        在假海桐出現(xiàn)花蕾時(shí),用120目白色紗網(wǎng)袋套袋隔離傳粉昆蟲。每株樹進(jìn)入盛花期時(shí)(此時(shí)昆蟲訪問頻率明顯增加,而花藥完整,花瓣新鮮,未顯衰敗),于上午11:00~12:00 移走紗網(wǎng)袋,迅速采集同一株上的30朵花,及時(shí)收集傳粉前的花氣味。傳粉后的花(花藥不完整,花瓣不新鮮)在下午16:00~17:00進(jìn)行,在同一株樹上再采集30朵花,收集傳粉后的花氣味。

        采用動(dòng)態(tài)頂空吸附法收集花氣味[24]。主要工作流程:將采集好的傳粉前、后的各30朵花分別裝入無味透明的聚氟乙烯采集袋(2 L, Teflon FEP, 大連德霖氣體包裝有限公司)中,袋兩端分別留有進(jìn)氣口和出氣口。首先,用氣體采樣儀的出氣口,將空氣通過活性碳管(外徑6 mm,長(zhǎng)75 mm, SigmaAldrich, 美國) 進(jìn)行凈化,之后氣體經(jīng)由進(jìn)氣口進(jìn)入袋中,由另一氣泵通過出氣口將揮發(fā)的氣味抽出,導(dǎo)入Porapak Q [100 mg (50 mg)-1, 60/80目, Sigma-Aldrich, 美國]吸附管(外徑6 mm,長(zhǎng)75 mm)中進(jìn)行吸附。通氣端和出氣端空氣流量控制流速均為250 mL/min。連接裝置器件之間均用無味的特氟隆管(PTEE, VICI Jour, 瑞士)連接,同時(shí)用未放置花的空采樣袋作為對(duì)照。采集時(shí)間3.5 h,采集完畢的樣品用錫箔紙包裹吸附管并裝入密封袋內(nèi),置于冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室。用色譜純正己烷洗脫3次,收集約0.5 mL洗脫液于2 mL棕色進(jìn)樣瓶中。隨后用氮吹儀濃縮至250 μL,置于-20 ℃冰箱中保存待分析。最終,傳粉前花氣味收集到10個(gè)樣品,傳粉后的花氣味收集到9個(gè)樣品。

        2.4.2 花揮發(fā)物的鑒定

        收集到的19個(gè)樣品均采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS; GC, HP-7890A; MS, HP-5975C; Agilent Technologies, USA)進(jìn)行分析。

        (1)GC分析條件:HP-5MS石英毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm × 0.25 μm);進(jìn)樣采用分流模式,分流比5∶1,分流流量5 mL/min。進(jìn)樣量為1 μL,柱起始溫度40 ℃保持0 min,以每分鐘3 ℃升溫至150 ℃;再以每分鐘10 ℃升至260 ℃,保持5 min。進(jìn)樣口溫度 250 ℃;載氣為高純 He,流速9 mL/min。

        (2)MS分析條件:離子轟擊源設(shè)為掃描功能,掃描范圍50~550 amu,離子源溫度 230 ℃;四級(jí)桿溫度150 ℃。

        (3)揮發(fā)物的鑒定:假海桐花揮發(fā)性化合物的分析鑒定首先利用儀器自帶的標(biāo)準(zhǔn)譜庫(NIST08)檢索目標(biāo)化合物,然后根據(jù)保留時(shí)間計(jì)算保留指數(shù),參考NIST Chemistry WebBook(https://webbook.nist.gov/chemistry/)上各化合物的保留指數(shù),以確定揮發(fā)物的化學(xué)成分。運(yùn)用峰面積歸一化法計(jì)算氣味各組分的相對(duì)百分含量。

        2.5 數(shù)據(jù)分析

        使用Microsoft Excel 2010和R3.5.1軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。對(duì)于假海桐花氣味的數(shù)據(jù)分析:用t檢驗(yàn)分別比較各個(gè)化合物傳粉前后相對(duì)含量的差異。然后采用Vegan包,基于Bray-Curtis距離構(gòu)建的距離矩陣,采用非度量多維度尺度分析(NMDS, nonmetric multi-dimensional scaling)方法[25]比較假海桐傳粉前后的揮發(fā)性化合物構(gòu)成相似性。該方法基于Bray-Curtis距離構(gòu)建兩兩樣本間的距離矩陣,對(duì)多種化合物的高維數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理,根據(jù)Bray-Curtis距離計(jì)算NMDS距離,得到stress值(這個(gè)值表示NMDS距離與Bray-Curtis距離的擬合程度,越小表明擬合越好),最后在二維平面上顯示假海桐花傳粉前后化合物組成的NMDS距離。然后用相似性分析(ANOSIM, analysis of similarity)進(jìn)行傳粉前后化合物構(gòu)成差異顯著性檢驗(yàn)。ANOSIM針對(duì)多元數(shù)據(jù)(多個(gè)因變量),采用了重抽樣的方法,比較類別間(傳粉前、后)的整體統(tǒng)計(jì)差異。

        3 結(jié)果和分析

        3.1 假海桐開花特性

        假海桐于12月初開始出現(xiàn)花芽,翌年2月下旬第一朵花苞開放,進(jìn)入始花期。花序的開花次序?yàn)樽陨隙麻_放,每天開放1~27朵不等,通常為4~8朵。受溫度和濕度的影響,晴天開花數(shù)較多,雨天和陰天開花數(shù)較少。一般一個(gè)花序自第一朵開放到最后一朵開完需5~10 d,單花期為3~4 d。單株始花期后5~7 d進(jìn)入盛花期,花期持續(xù)時(shí)間8~10 d。假海桐樹間花期不同步,主要集中在2~3月份,種群內(nèi)花期可持續(xù)6~7個(gè)月。假海桐開放的花朵中,花瓣5瓣,雌蕊1枚,雄蕊5枚,花藥與柱頭等長(zhǎng);假海桐雌雄蕊異步成熟,花粉活力在開花初期表現(xiàn)最高,之后緩慢下降,花粉壽命共48 h;開花初期柱頭不具可授性,在開放24~48 h時(shí)柱頭可授性最高,開放72 h時(shí)柱頭有較弱的可授性,整個(gè)柱頭可授期約為72 h(表1)。在套袋隔離防止異花授粉的試驗(yàn)中,1204朵假海桐花,最終僅有1果發(fā)育成熟,自交率僅0.07%,說明假海桐依賴?yán)ハx傳粉,偶爾自交可結(jié)實(shí)。

        表1 假海桐花粉活力和柱頭可授性

        -: 柱頭不產(chǎn)生氣泡或未被染色,不具可授性; +: 柱頭產(chǎn)生少量氣泡或被淺染色,具較弱可授性;++: 柱頭產(chǎn)生大量氣泡或被染為深藍(lán)紫色,具強(qiáng)可授性

        3.2 訪花昆蟲種類

        在假海桐盛花期,對(duì)訪花昆蟲進(jìn)行系統(tǒng)觀察和記錄,共觀察到訪花昆蟲54種,記錄到昆蟲訪花847次,其中膜翅目昆蟲占70.5%,主要是蜜蜂、螞蟻、胡蜂和泥蜂;鱗翅目蝴蝶類占18.0%,包括云南麗蛺蝶(Parthenossyvia)、幻紫斑蛺蝶(Hypolimnasbolina)、龍女鋸眼蝶(Elymniasnesaea)等;雙翅目昆蟲占10.6%,有食蚜蠅、麗蠅、寄蠅等;鞘翅目昆蟲占0.8%,涉及葉甲、象甲、隱翅甲等,以及僅占0.1%的半翅目昆蟲刺緣蝽(Cletus trigonus)(圖1和圖2)??傮w上,隸屬于膜翅目的大蜜蜂(Apisdorsata)訪花頻次最高,達(dá)450次,占53.1%,其次是東方蜜蜂(A.cerana)訪花103次,占12.2%,云南麗蛺蝶訪花56次,占6.6%,其余昆蟲訪花總計(jì)238次,占28.1%。其中大蜜蜂和東方蜜蜂每次訪花均伴有接觸雌雄蕊的傳粉行為,并且其頭部、足、背部都攜帶了花粉,可以確定大蜜蜂是假海桐最為優(yōu)勢(shì)的傳粉昆蟲。

        A:大蜜蜂;B:食蚜蠅;C:云南麗蛺蝶;D:三錐象

        圖2 假海桐訪花昆蟲種類及比例

        3.3 傳粉前后假海桐花釋放的揮發(fā)物類別及含量變化

        從假海桐傳粉前后的花氣味中共鑒定出13種化合物(表2),這些化合物可以歸為3大類:包括9種萜烯烴類化合物、3種芳香族化合物及1種脂肪酸衍生物。3類化合物在傳粉前的相對(duì)含量分別為萜類98.21%、芳香族化合物0.84%和脂肪酸衍生物0.95%,而傳粉后3類化合物含量變化分別為88.52%、10.16%和1.32% (圖3)。

        3.4 傳粉前后假海桐花各揮發(fā)物相對(duì)含量的變化

        傳粉前花氣味共收集到12種化合物,主要成分(相對(duì)含量>5%)包含5種:α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷基甲醇(44.17%)、順-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇(21.73%)、芳樟醇(8.51%)、2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇(9.51%)和羅勒烯(6.46%)。傳粉后花氣味有13種化合物,新增化合物對(duì)仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚(4.35%),其它主要成分與傳粉前的一樣,但相對(duì)含量發(fā)生變化:α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷基甲醇(35.77%)、順-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇(22.07%)、芳樟醇(12.26%)及羅勒烯(5.67%)(表2)??梢钥闯?,α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷基甲醇在假海桐傳粉前后的揮發(fā)物中含量均最高,并且傳粉前顯著高于傳粉后(P<0.05)。隨著昆蟲的傳粉進(jìn)程,2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇相對(duì)含量顯著減少(P<0.05),而樟腦、對(duì)乙基苯乙酮和3-乙基苯乙酮的相對(duì)含量顯著增加(P<0.05),其余化合物傳粉前后相對(duì)含量變化不大(圖4)。

        表2 傳粉前后假海桐花化學(xué)揮發(fā)物的構(gòu)成

        圖3 傳粉前后假海桐花氣味化合物類別相對(duì)含量

        *:顯著;n.s.:不顯著;A:α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷基甲醇;B:順-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇;C:芳樟醇;D:四氫-2,2,6-三甲基-6-乙烯基-3-吡喃酮;E:(3R,6R)-2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-吡喃-3-醇;F:2,2,6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇;G:羅勒烯;H:苯甲酸甲酯;I:對(duì)乙基苯乙酮;J:3-乙基苯乙酮;K:樟腦;L:(E)-2,6-二甲基-3,7-辛二烯-2,6-二醇;M:對(duì)仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚

        圖4假海桐花揮發(fā)物中的13種主要化合物在傳粉前后的變化

        3.5 假海桐傳粉前后花氣味的相似性

        通過對(duì)假海桐花傳粉前10個(gè)樣品和傳粉后9個(gè)樣品的揮發(fā)物進(jìn)行NMDS分析(Stress=0.13,R2=0.98),并用多邊形將它們?cè)诙S平面上的分布表示出來(圖5)。結(jié)果顯示:假海桐花被傳粉前后揮發(fā)物構(gòu)成在NMDS距離上雖然有部分重疊,但明顯分離,且ANOSIM檢驗(yàn)結(jié)果表明傳粉前后假海桐花化學(xué)揮發(fā)物構(gòu)成組間差異顯著(R=0.16,P<0.05)。

        圖5 假海桐花傳粉前后相似性的多維尺度分析

        4 討論

        分布于熱帶雨林林下的假海桐花小、簇生,白色,花藥與柱頭等長(zhǎng),具有花蜜,味清新。其花期早,種群花期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),單花期3~4 d,開花第一天花粉活力最高,但柱頭不具可授性,這有利于促進(jìn)異交授粉。我們的研究結(jié)果顯示開花的第2~3 d花粉活力與柱頭可授性同步,以及花藥與柱頭等長(zhǎng)特點(diǎn),可能存在自交親和,進(jìn)一步通過花期隔離授粉試驗(yàn)顯示假海桐自交率僅0.07%,說明假海桐依賴?yán)ハx傳粉,偶爾自交可結(jié)實(shí)。假海桐也顯示了蟲媒花的特點(diǎn):白天開放,以明亮的顏色及清新而不濃郁的花香吸引傳粉者,其兩側(cè)對(duì)稱的花形,可以為昆蟲提供著陸平臺(tái),便于昆蟲落下并深入花中采蜜授粉。本研究中共觀察到假海桐花期訪花昆蟲54種,物種組成多樣性較高,多種傳粉昆蟲有助于保障林下假海桐的繁殖成功。

        在自然界的傳粉昆蟲中,膜翅目蜜蜂總科(Apoidea)的蜂類是最為理想的傳粉昆蟲[26]。在對(duì)假海桐訪花昆蟲的觀察中,記錄到的膜翅目昆蟲包括蜜蜂、螞蟻、胡蜂和泥蜂,其中大蜜蜂的訪花頻次占總頻次的53.1%,并且每次訪花都伴隨著采粉行為,可以確定假海桐最為優(yōu)勢(shì)的傳粉昆蟲是大蜜蜂。有研究表明,膜翅目蜜蜂科昆蟲偏愛黃色、藍(lán)色、白色的花[27],假海桐花色從黃綠轉(zhuǎn)白綠,最后為白色,因此簇生的白色花也可能有利于吸引大蜜蜂傳粉。大蜜蜂飛行能力強(qiáng),可克服熱帶雨林植株各冠層間距較大的困難,是實(shí)現(xiàn)花粉散布和基因流動(dòng)的主要?jiǎng)恿28]。同時(shí)大蜜蜂具有很好的傳粉服務(wù)功能,是熱帶雨林大多數(shù)植物和多種熱帶農(nóng)作物的有效傳粉昆蟲[29~31]。假海桐能在郁閉度極高的熱帶雨林林下層擁有最高的種群數(shù)量,可能與為之傳粉的大蜜蜂息息相關(guān)。

        假海桐花傳粉前后揮發(fā)物共鑒定出化合物13種,由萜烯類化合物、脂肪酸衍生物及芳香族化合物三類構(gòu)成。傳粉前后含量最高的化合物都是α-甲基-α-[4-甲基-3-戊烯基]環(huán)氧乙烷基甲醇,該種化合物常見于植物花瓣和葉子的揮發(fā)性油中[32~34],是假海桐花氣味的基本組成物質(zhì)。植物揮發(fā)物通常以“泛化”和“特化”兩種方式實(shí)現(xiàn)其對(duì)傳粉者的特異性吸引[35]。假海桐花氣味中含量最多的物質(zhì)雖不常見于茶茱萸科其他花揮發(fā)物中,但所含芳樟醇、羅勒烯、樟腦等是植物花揮發(fā)物中常見的物質(zhì)[36],可見其執(zhí)行的是“泛化”的化學(xué)通訊策略。有報(bào)道苯酚類物質(zhì)對(duì)傳粉昆蟲具有強(qiáng)烈的引誘作用[13],傳粉后新出現(xiàn)對(duì)仲丁基-2,6-二叔丁基苯酚可能有活性,是吸引還是趨避值得深入研究。聚類分析時(shí)傳粉前后化學(xué)揮發(fā)物部分重疊的原因推測(cè)可能是假海桐傘狀、簇生的花序,小花授粉程度差異導(dǎo)致的。最終,白色簇生的花朵及花釋放的多種揮發(fā)物,共同從視覺和嗅覺方面吸引昆蟲為假海桐傳粉。更為重要的是在高度郁閉的林下層,假海桐冬春較早開花,錯(cuò)開花期有利于吸引傳粉昆蟲,保障假海桐的繁殖。

        近幾十年來,版納地區(qū)發(fā)展以橡膠樹為主的經(jīng)濟(jì)作物種植,使得大量的原始森林遭到砍伐。隨著原始森林的破碎化和人為干擾的加劇,導(dǎo)致該地區(qū)生物多樣性急劇下降[37,38]。有限的熱帶雨林是生物多樣性保護(hù)的優(yōu)先區(qū)域,本研究第一次針對(duì)復(fù)雜的熱帶雨林生態(tài)系統(tǒng),從林下層最為優(yōu)勢(shì)和重要的假海桐著手,開展傳粉生物學(xué)研究,初步的研究數(shù)據(jù)從傳粉繁殖角度揭示了假海桐大種群,成功占據(jù)林下層生態(tài)位的適應(yīng)性策略,進(jìn)一步研究將為熱帶雨林保護(hù)、恢復(fù)提供參考。

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