通關(guān)藤訪花昆蟲種類及其行為研究*

趙興旺，劉成琴，任錫躍，白從延，王建軍

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201)

通關(guān)藤[Marsdenia tenacissima(Roxb) Wight et Arn.]為蘿藦科牛奶菜屬植物，以藤莖入藥，藥材名為通關(guān)藤，具有清熱解毒、保肝利尿、散結(jié)止痛等功效[1]，是一種重要的抗癌藥物的原料藥材，具有很高的藥用價值。通關(guān)藤廣泛用于治療各種臨床癌癥[2]，以通關(guān)藤為主原料的消癌平注射液對消化道癌[3-5]、肝癌[6-7]、肺癌[8-9]和腸癌[10]等均有顯著效果。通關(guān)藤在中國主要分布于云南南部、廣西西部、貴州西南部及四川南部等地，根據(jù)資源集中程度和多寡可依次分為滇東南桂西片區(qū)、滇西南片區(qū)和黔西南片區(qū)等三大片區(qū)[11]。

近年研究結(jié)果表明：通關(guān)藤具有“花多果少”的特點，其繁殖方式較為特殊。另外，由于對通關(guān)藤的過度采挖，造成生境日益破壞，再加上自身繁育機制的影響，通關(guān)藤野生資源急劇減少，瀕臨滅絕。目前，有關(guān)通關(guān)藤的研究多集中在化學(xué)成分分析與測定、藥理作用[12-14]以及分子生物學(xué)和資源的差異化鑒別[15-17]等方面，而對通關(guān)藤訪花昆蟲種類及其行為方面的研究較為少見。

本研究于2017—2018 年連續(xù)2 年對通關(guān)藤訪花昆蟲的種類及其習(xí)性進行調(diào)查，從訪花昆蟲及其行為方面對通關(guān)藤“花多果少”的原因進行研究，以期為通關(guān)藤的繁育及規(guī)范化種植提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究選用種植于云南信通植物藥業(yè)有限公司通關(guān)藤良種繁育與示范基地的通關(guān)藤進行研究。該基地位于云南省紅河州蒙自市水田鄉(xiāng)搖頭村，N23°04′，E103°22′，海拔1 078 m，年平均氣溫18.5～21.4 ℃，降水量1 200～1 600 mm，降雨多集中在6—8 月。

1.2 調(diào)查方法

2017 和2018 年的5—6 月，每天于8：00—18：00 對通關(guān)藤的訪花昆蟲進行調(diào)查記錄，每個小時記錄20 min。

1.2.1 訪花昆蟲種類的調(diào)查

設(shè)置3 個10 m×10 m 的樣地，每天隨機選擇1 個樣地詳細(xì)記錄通關(guān)藤訪花昆蟲的種類及其數(shù)量。拍攝其訪花過程，并用捕蟲網(wǎng)網(wǎng)捕，除鱗翅目成蟲用針固定標(biāo)本風(fēng)干保存外，其他標(biāo)本均在乙醇浸液中長期保存，帶回實驗室請云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院陳國華教授鑒定。

1.2.2 訪花昆蟲首訪時間和各時間段平均訪花種類及次數(shù)調(diào)查

詳細(xì)記錄樣地內(nèi)各個時間段的溫度和濕度變化，訪花昆蟲出現(xiàn)的種類及出現(xiàn)的次數(shù)。

1.2.3 訪花昆蟲行為調(diào)查

隨機選擇100 個花序，采用畫“正”字法記錄每個時間段訪花昆蟲的訪花頻率及其停留時間，并記錄每個觀察時間段內(nèi)的溫度和濕度。

1.2.4 訪花昆蟲的移動距離調(diào)查

用卷尺測量訪花昆蟲訪問一個花序結(jié)束后移動到下一個花序繼續(xù)訪問之間的距離。

1.2.5 訪花昆蟲攜帶的花粉塊調(diào)查

對訪花昆蟲進行捕樣保存，抓捕3 只出現(xiàn)過的訪花昆蟲用大頭針固定在泡沫板上，待昆蟲風(fēng)干后將其放在解剖鏡下觀察，統(tǒng)計其口器上攜帶的花粉塊數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 通關(guān)藤訪花昆蟲的種類

調(diào)查結(jié)果表明：通關(guān)藤的訪花昆蟲目前共發(fā)現(xiàn)有2 目11 科20 種，分別是鱗翅目10 科19 種，半翅目1 科1 種(表1)。其他目的昆蟲也有發(fā)現(xiàn)，但種類和數(shù)量均不占優(yōu)勢，而鱗翅目昆蟲占訪花昆蟲種類的95.0%，為優(yōu)勢種類。

通關(guān)藤訪花昆蟲多為蝶類和蛾類(圖1)。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)：鱗翅目和半翅目訪花昆蟲有長長的口器，通關(guān)藤依靠花朵基部蜜腺分泌大量的花蜜吸引昆蟲吸食花蜜，其訪問通關(guān)藤花朵時，先落在花序上，用強健的足抓住花序上的花朵，口器伸進花朵基部吸食花蜜。取食完花蜜收回口器的過程會帶出合蕊柱上的花粉塊，帶出的花粉塊在昆蟲吸食另外的花時插入到花朵的花藥裂口進而完成受精。膜翅目訪花昆蟲口器較短，吸食花蜜時需將頭部伸入花朵內(nèi)，但目前未發(fā)現(xiàn)膜翅目昆蟲帶出花粉塊的情況。

表1 通關(guān)藤訪花昆蟲名錄Tab.1 List of visiting insects in M.tenacissima

2.2 通關(guān)藤訪花昆蟲所占比例

調(diào)查結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn)：通關(guān)藤訪花昆蟲中，遷粉蝶和虎斑蝶的訪花次數(shù)所占比例分別為38.54%和15.69%，占通關(guān)藤訪花昆蟲訪問總次數(shù)的54.23%；其中青斑蝶、碧鳳蝶、異型紫斑蝶和報喜斑粉蝶的訪問次數(shù)也占相當(dāng)高的比例，分別為9.03%、8.16%、6.98%和6.63%；散紋盛蛺蝶、紅鋸?fù)惖?、鹿彩虎蛾、寬邊黃粉蝶和巨網(wǎng)燈蛾的訪問次數(shù)所占比例不足5%；伊貝鹿蛾、粉蝶燈蛾、金星尺蛾、細(xì)斑棉紅蝽、酢漿灰蝶、絹斑蝶、苧麻珍蝶和翠藍眼蛺蝶訪問次數(shù)不足總訪問次數(shù)的1%。

2.3 通關(guān)藤訪花昆蟲首訪時間和各時間段平均訪花種類及次數(shù)

通關(guān)藤訪花昆蟲的首次訪問時間主要集中在8：00—8：20、9：00—9：20 和10：00—10：20等3 個時間段(表3)。遷粉蝶、虎斑蝶、巨網(wǎng)燈蛾、報喜斑粉蝶、鹿彩虎蛾、青斑蝶、金星尺蛾、細(xì)斑棉紅蝽和伊貝鹿蛾等訪花昆蟲首次訪問時間為8：00—8：20，首次訪問時溫度為21 ℃；散紋盛蛺蝶、粉蝶燈蛾、碧鳳蝶和異型紫斑蝶等訪花昆蟲首次訪問時間為9：00—9：20，首訪溫度為23 ℃；寬邊黃粉蝶、絹斑蝶、翠藍眼蛺蝶、苧麻珍蝶和褐帶蛾等訪花昆蟲首次訪問時間為10：00—10：20，首訪溫度為26 ℃；酢漿灰蝶和紅鋸?fù)惖L花昆蟲的首訪時間分別為11：00—11：20 和12：00—12：20，首訪溫度分別為28 ℃和29 ℃。

圖1 主要訪花昆蟲的訪花行為Fig.1 The behaviors of major visiting insects

表2 通關(guān)藤訪花昆蟲所占比例Tab.2 The proportion of visiting insects in M.tenacissima

觀測時間段內(nèi)的溫濕度變化、訪花昆蟲種類平均出現(xiàn)的次數(shù)變化以及訪花昆蟲平均訪問花朵的次數(shù)變化如表4 所示。通過觀測到的結(jié)果(表4)發(fā)現(xiàn)：從8：00 開始，到18：00 結(jié)束，溫度的變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在14：00—16：00 溫度最高；濕度的變化呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，在16：00 濕度最低。訪花昆蟲種類平均出現(xiàn)的次數(shù)變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在11：00 出現(xiàn)訪花昆蟲種類最多；訪花昆蟲平均訪問花朵的次數(shù)變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，峰值在11：00 出現(xiàn)。10：00—14：00這個時間段昆蟲平均訪問次數(shù)均占總訪問次數(shù)的10%以上。

2.4 通關(guān)藤訪花昆蟲的訪花頻率

由表5 所示：不同訪花昆蟲不同訪花時間段的訪花頻率高低不一。遷粉蝶在8：00—8：20 時間段的平均訪花頻率最低，為0.6 次，在11：00—11：20 時間段的平均訪花頻率最高，為10 次。虎斑蝶的平均訪花頻率均達到1 次以上，最低和最高平均訪花頻率分別為1.5 次和3.15 次。報喜斑粉蝶的平均訪花頻率在15：00—15：20 最低，9：00—9：20 最高，分別為0.35 次和3.05 次。青斑蝶在18：00—18：20 平均訪花頻率最低為0.6 次，在13：00—13：20 平均訪花頻率最高為1.95 次。異型紫斑蝶在8：00—8：20 平均訪花頻率最低為0.4 次，在14：00—14：20 平均訪花頻率最高為1.75 次。散紋盛蛺蝶只有在9：00—9：20 和10：00—10：20 時間段的平均訪花頻率達到1 次以上，最低平均訪花頻率和最高平均訪花頻率分別為0.15 次和1.6 次。碧鳳蝶的平均訪花頻率同樣只有2 個時間段達到1 次以上，分別在13：00—13：20 和15：00—15：20，最低平均訪花頻率和最高平均訪花頻率分別為0.05 次和1.3 次。其余平均訪花頻率在0.5～1 次以內(nèi)的訪花昆蟲分別為巨網(wǎng)燈蛾、鹿彩虎蛾、褐帶蛾和苧麻珍蝶。平均訪花頻率在0～0.5 次內(nèi)的訪花昆蟲分別為翠藍眼蛺蝶、伊貝鹿蛾、酢漿灰蝶、金星尺蛾、紅鋸?fù)惖?、?xì)斑棉紅蝽、粉蝶燈蛾、寬邊黃粉蝶和絹斑蝶。

表3 訪花昆蟲首訪時間及其首訪溫度Tab.3 First visit time and temperature of visiting insects

表4 觀測時間段的溫濕度、訪花昆蟲的種類及訪問次數(shù)Tab.4 Temperature and humidity,species of visiting insects and visiting times during the observation period

由表6 所示：巨網(wǎng)燈蛾和伊貝鹿蛾的平均停留時間達到100 s以上；散紋盛蛺蝶、異型紫斑蝶、鹿彩虎蛾、絹斑蝶、翠藍眼蛺蝶和報喜斑粉蝶等訪花昆蟲的平均停留時間均在50 s 以上；其他訪花昆蟲的平均停留時間均不足50 s。

表6 通關(guān)藤訪花昆蟲的停留時間Tab.6 Stay time of the main visiting insects on M.tenacissima

2.5 通關(guān)藤訪花昆蟲移動距離

由表7 所示：碧鳳蝶和異型紫斑蝶的最大移動距離均大于等于10 m；最大移動距離在5～10 m之間的分別為遷粉蝶、青斑蝶、虎斑蝶、報喜斑粉蝶和褐帶蛾；其余訪花昆蟲的最大移動距離均不足5 m。

2.6 通關(guān)藤訪花昆蟲口器上攜帶的花粉數(shù)量

由表8 所示：巨網(wǎng)燈蛾口器上攜帶的花粉塊最多，為28 個；口器上攜帶的花粉塊數(shù)量在10～20 個的訪花昆蟲為伊貝鹿蛾、青斑蝶、虎斑蝶和金星尺蛾；口器上攜帶的花粉塊數(shù)量在5～10 個的訪花昆蟲為遷粉蝶、絹斑蝶和異型紫斑蝶；紅鋸?fù)惖?、碧鳳蝶、翠藍眼蛺蝶、散紋盛蛺蝶、粉蝶燈蛾、鹿彩虎蛾和苧麻珍蝶等訪花昆蟲口器上攜帶的花粉塊數(shù)量少于5 個；酢漿灰蝶、寬邊黃粉蝶、報喜斑粉蝶、褐帶蛾和細(xì)斑棉紅蝽等訪花昆蟲目前未發(fā)現(xiàn)其口器上攜帶花粉塊。

3 討論

3.1 通關(guān)藤與傳粉媒介的關(guān)系

對通關(guān)藤日間訪花昆蟲進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)昆蟲種類極多，目前共發(fā)現(xiàn)2 目11 科20 種，比青陽參 (Cynanchum otophyllumSchneid) (12 種)的訪花昆蟲還多[18]。優(yōu)勢種類來自于鱗翅目，占95%以上。通關(guān)藤與傳粉媒介的關(guān)系屬泛化類型，訪花昆蟲的取食習(xí)性與顯花植物之間的進化適應(yīng)關(guān)系[19]在此充分體現(xiàn)出來。通關(guān)藤花朵為鱗翅目訪花昆蟲提供大量花蜜，作為回報鱗翅目訪花昆蟲通過長長的口器吸食花蜜的同時帶走花粉塊幫助花朵傳粉。在此適應(yīng)進化中，通關(guān)藤花朵狹窄的口徑起到至關(guān)重要的作用，它阻擋了許多不能為其傳粉的食客。

表7 通關(guān)藤訪花昆蟲的移動距離Tab.7 Moving distance of the main visiting insects on M.tenacissima

表8 訪花昆蟲攜帶的花粉塊Tab.8 Pollinia number carried by visiting insects

3.2 溫濕度對訪花昆蟲的影響

溫度影響著訪花昆蟲的行為[20-22]。對通關(guān)藤訪花昆蟲行為進行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的不斷升高和濕度的不斷降低，訪花昆蟲的種類和訪花頻率也在逐漸增加，在11：00—11：20 訪花昆蟲種類和訪花頻率達到最高峰，平均訪花昆蟲種類約為6.7 種，平均訪花頻率約為2.14 次/min；而當(dāng)溫度和濕度持續(xù)的升高和降低，訪花昆蟲的種類、訪花頻率和停留時間都會逐漸下降。這與羅長維等[23]對麻瘋樹(Jatropha curcasL.)訪花昆蟲的研究結(jié)果基本一致，說明訪花昆蟲的傳粉行為需要一定的溫度和濕度。

3.3 訪花昆蟲的訪花頻率和訪花時間及攜帶的花粉塊數(shù)量

昆蟲訪花頻率、訪花時間和攜粉量影響傳粉效率[24]。對通關(guān)藤訪花昆蟲的行為進行調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通關(guān)藤訪花昆蟲在各個時間段的訪花頻率較低，除遷粉蝶外均不足5 次。而通關(guān)藤訪花昆蟲在花序上的平均停留時間在17.3～159.5 s 之間。平均停留時間50 s 以上的訪花昆蟲僅為總數(shù)的40%。更為關(guān)鍵的是，通關(guān)藤的主要訪花昆蟲遷粉蝶和虎斑蝶的平均訪花時間均不足50 s。訪花頻率高的昆蟲訪花時間很短，而訪花時間長的昆蟲訪花頻率很低。這很大程度影響訪花昆蟲的傳粉效率。

通關(guān)藤訪花昆蟲的攜粉量較多，75%的昆蟲種類都能攜帶2 個及以上的花粉塊。攜帶花粉塊最多的巨網(wǎng)燈蛾口器上能攜帶28 個花粉塊，比青陽參 (C.otophyllumSchneid)的訪花昆蟲攜帶的(最多4 個)還多[18]。而且訪花頻率較高的遷粉蝶和虎斑蝶也分別攜帶8 個和16 個花粉塊，這也提升了通關(guān)藤的傳粉效率。

3.4 訪花昆蟲的移動距離

據(jù)基地管理人員的統(tǒng)計結(jié)果：通關(guān)藤主莖平均在5～8 m 之間，最長可長至11 m 左右。而通過觀察統(tǒng)計的結(jié)果發(fā)現(xiàn)通關(guān)藤訪花昆蟲移動距離超過8 m 的僅為全部訪花昆蟲的10%。90%左右的訪花昆蟲移動距離不足8 m，說明絕大部分的訪花昆蟲可能在進行同株異花傳粉。另外，幾乎所有昆蟲都會在同一花序間進行吸食花蜜，同時進行傳粉，說明所有的訪花昆蟲都會進行一定程度的同花序間相互傳粉。這種情況不利于生物的進化，這種傳粉方式也不被大多數(shù)顯花植物采取。所以這可能會是導(dǎo)致通關(guān)藤“花多果少”的原因之一。

3.5 通關(guān)藤保護措施及提高結(jié)實率的建議

通關(guān)藤有著極高的藥用價值，是大自然贈予人類的瑰寶。由于經(jīng)濟利益的驅(qū)使，野生通關(guān)藤急劇銳減，對其保護刻不容緩。對通關(guān)藤的保護，可以采取以下措施：(1)建立野生撫育基地，保護野生通關(guān)藤。(2)建立種植基地，補充藥材用量，減少野生通關(guān)藤采挖。(3)加快通關(guān)藤繁育體系的研究，縮短通關(guān)藤采收年限。

結(jié)合通關(guān)藤訪花昆蟲種類及其行為的研究，對提高通關(guān)藤結(jié)實率提出以下建議：(1)在昆蟲幼蟲期少噴施農(nóng)藥，避免幼蟲死于農(nóng)藥毒害。(2)生產(chǎn)過程中盡量避免對基地周邊植被的破壞，為訪花昆蟲留下必要的棲息場所。(3)在花期增施化肥提高通關(guān)藤花蜜產(chǎn)量，吸引訪花昆蟲。

4 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)通關(guān)藤訪花昆蟲2 目11 科20種，優(yōu)勢種類來自鱗翅目。主要訪花昆蟲為遷粉蝶和虎斑蝶，其訪花次數(shù)所占比例分別為38.54%和15.69%，占通關(guān)藤訪花昆蟲訪問總次數(shù)的54.23%。昆蟲在9：00 以前或17：00 以后、溫度低于23 ℃、濕度高于70%活動減少。昆蟲訪花頻率呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢，絕大部分訪花昆蟲的訪花頻率不足5 次，停留時間超過50 s的訪花昆蟲僅為全部訪花昆蟲的40%。最大移動距離超過5 m 的訪花昆蟲占總數(shù)的35%。口器上未發(fā)現(xiàn)花粉塊的訪花昆蟲占全部訪花昆蟲的25%。整體來看，雖然通關(guān)藤訪花昆蟲種類很多，但傳粉效率很低，這可能是導(dǎo)致通關(guān)藤“花多果少”的原因。