作者:高雅丽 来源:中国科学报 发布时间:2023/7/20 19:49:29
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花蜜生产是否是植物的“投资”代价?

 

近日,中国科学院国际人才计划访问学者、澳大利亚麦考瑞大学教授Graham Pyke和中国科学院昆明植物研究所副研究员任宗昕对花蜜生产及其动态进行了深入思考,从能量的角度探究花蜜投资的代价和收益。相关研究发表在《生物学评论》。

除一些极少数的传粉关系外,大多数传粉关系都是由传粉动物在花上的觅食行为建立起来的。大多数植物的花朵分泌花蜜作为传粉动物的能量报酬,这也是吸引和维持动物访花的关键。花蜜的主要成分为糖,通常研究认为,糖的生产消耗了植物体本身大量的资源,因此花蜜产生的动态过程存在一定的繁殖代价,会影响花蜜的特征及其与传粉动物的互作,进而影响植物繁殖适合度。

Graham Pyke与任宗昕致力于植物花蜜分泌行为研究,他们全面系统地对花蜜生产及其相关的传粉生物学320篇文献进行了整理,对已有的研究案例进行剖析。他们发现,花蜜生产是植物较大的能量投资,但是相应的证据却较为缺乏,并且实验结果往往难以解释。

目前,较有说服力的直接证据来自于三类实验:植物通过不断移出花蜜,刺激花朵补充分泌更多的花蜜,减少能量用于种子生产,从而降低了结籽率和种子重量;人工添加花蜜,花朵通过糖的重吸收过程获得更多的能量用于种子的生产,进而增加了种子的产量;通过检测叶片光合作用产生的能量分配到花蜜生产的比例确定花蜜的投资代价。

遗憾的是,一些研究案例并没有建立在植物个体水平上,而是进行单花的比较,从而不能有效量化花蜜生产的投资和收益。

此篇文章对未来的研究方向提出了框架性建议。通过实验手段,减少和增加花蜜生产,检测植物种子产量来验证花蜜投资的代价;实验需要去除花朵间能量的转移的影响,建议操作植株所有的花朵,而不是部分花朵。此外,要研究植物的能量分配,以及能量转运的通路和调控机理,构建花蜜生产的投资代价和繁殖适合度收益的进化模型,探究花蜜性状进化的途径;解释传粉动物与植物的互作如何塑造花蜜的特征和分泌行为,将花蜜的投资代价的理论应用于农业生产,促进农作物产量提升。

相关论文信息:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/brv.12997

火铃花科植物是开展花蜜研究的模式植物(昆明植物所供图)

 
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