破解蘭花傳粉的小“花招”

馮麗妃

“氣若蘭兮長不改，心若蘭兮終不移。”號稱“花中君子”的蘭科植物，在吸引傳粉昆蟲時其實也有不少“花花腸子”。

最近，南昌大學(xué)教授楊柏云等人與國內(nèi)外合作者對兩種蘭科植物的傳粉生物學(xué)進行研究后發(fā)現(xiàn)，蘭科植物會用各種“花招”吸引蝴蝶、飛蛾、蜜蜂等不同昆蟲傳粉。研究者還解析了這些蘭花擁有不同“蟲緣”的原因。

“蘭科植物是被子植物的旗艦類群，也是最受威脅的類群之一。研究蘭花的繁育系統(tǒng)和傳粉生物學(xué)，對于保護瀕危蘭科植物具有重要意義?！睏畎卦普f。

玉鳳花：嗅誘VS色誘

蘭科植物是世界上物種最豐富的被子植物之一，包括736屬28 000多種，具有藥用、食用、觀賞、文化和經(jīng)濟等價值。玉鳳花屬是蘭科植物第6大屬，也是最大的地生蘭屬（根系生長在土壤中），多生活在熱帶和亞熱帶。

“目前，玉鳳花屬已描述的物種加上不斷被發(fā)現(xiàn)的新種，接近1 000種?！?玉鳳花一文共同第一作者、南昌大學(xué)的譚少林介紹，我國玉鳳花屬有54種，主要分布在南方各省，北方地區(qū)十分罕見，僅有線葉十字蘭和十字蘭兩個物種可分布于東北地區(qū)。此外，在云南、四川和西藏等地的亞高山地區(qū)也有分布。

像大多數(shù)蘭科植物一樣，玉鳳花屬大多數(shù)種類都需要傳粉昆蟲進行異花授粉，只有非常少的種類（我國僅發(fā)現(xiàn)南方玉鳳花一種）為自花授粉。“異花授粉使子代具有來自父本和母本的不同基因，從而增加基因的多樣性，降低了有害等位基因表達的概率，使得后代具有更高的適合度?！弊T少林表示。

玉鳳花屬的傳粉昆蟲一般為夜間活動的蛾子。但2011年，有研究人員在泰國觀察到橙黃玉鳳花由一種鳳蝶傳粉。此后一項研究發(fā)現(xiàn)，玉斑鳳蝶是橙黃玉鳳花的唯一傳粉昆蟲。

蝴蝶和天蛾都是鱗翅目的昆蟲，為何對同樣的玉鳳花“家族”成員各有偏好？

論文共同通訊作者、中國科學(xué)院昆明植物研究所的任宗昕解釋說，多數(shù)玉鳳花的顏色為白色或者淡綠色，具有濃烈的花香，通過嗅覺信號的刺激吸引在黃昏、夜間或凌晨活動的天蛾或其他蛾子完成傳粉。而蝴蝶白天覓食，主要依賴于視覺吸引，訪問的花有多種顏色。

“橙黃玉鳳花有橙色、黃色到紅色的花色變化，這些都是蝴蝶偏好的顏色。它們還具有豐富的花蜜，蝴蝶可以獲取花蜜作為能量?！彼f。

在這項研究中，研究者通過對橙黃玉鳳花距（植物花瓣向后或向側(cè)面延長成管狀、兜狀等形狀的結(jié)構(gòu)）口的花藥隔間突起進行切除實驗，進一步發(fā)現(xiàn)花粉塊的附著位置從蝴蝶的觸須之間轉(zhuǎn)變?yōu)楦街谘劬ι?，傳粉效率也隨之下降。

丹霞蘭：“君子”的“騙術(shù)”

與橙黃玉鳳花有些類似，楊氏丹霞蘭的氣味并不濃郁，也是依靠明亮的顏色吸引昆蟲傳粉。不過，這種蘭花不能為傳粉昆蟲提供報酬——花蜜，而是采用一種“騙術(shù)”來吸引它們傳粉。

丹霞蘭，是一種腐生蘭花（從腐敗生物體中獲取營養(yǎng)），為中國獨有。這一屬目前僅有兩個種：在廣東仁化丹霞山發(fā)現(xiàn)的丹霞蘭和在江西井岡山發(fā)現(xiàn)的楊氏丹霞蘭（發(fā)現(xiàn)者為楊柏云）。

“這兩種丹霞蘭都是珍稀物種，分布很少?！睏钍系は继m一文第一作者、南昌大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授羅火林說，如在井岡山僅發(fā)現(xiàn)數(shù)百株楊氏丹霞蘭，只有了解其傳粉生物學(xué)機制才能加以保護。

在這項研究中，羅火林等人發(fā)現(xiàn)，楊氏丹霞蘭的傳粉昆蟲是杜隧蜂，而杜隧蜂攜帶的花粉則來自楊氏丹霞蘭和另一種廣泛存在的植物——廣西過路黃。他們還發(fā)現(xiàn)，凡是楊氏丹霞蘭分布的地方，一定有廣西過路黃。此外，楊氏丹霞蘭不能為杜隧蜂提供報酬，而廣西過路黃能提供報酬。

這三者之間到底存在什么樣的生態(tài)關(guān)系？通過昆蟲行為學(xué)實驗，他們發(fā)現(xiàn)，楊氏丹霞蘭通過模擬廣西過路黃的顏色信號，欺騙性地吸引杜隧蜂前來傳粉。移栽試驗和樣方統(tǒng)計試驗表明，廣西過路黃由于能提供報酬，對楊氏丹霞蘭的傳粉者訪花頻率起著“磁性物種”的功能。

“在傳粉過程中，植物跟昆蟲的目的不一樣。昆蟲的目的是取得花蜜，而植物的目的是傳粉。昆蟲中有‘盜蜜者，不傳花粉，只吃花蜜。一些植物也有自己的‘小心思，最好你來傳播花粉還不計報酬?！绷_火林說。

無疑，楊氏丹霞蘭就進化出了這樣的“小心思”。

拆解“花招” 加強保護

科學(xué)家拆解蘭科植物的各種傳粉“招數(shù)”不是因為有趣，而是為了保護這種廣受威脅的被子植物的旗艦類群。

由于蘭科植物具有重要的價值，它們是受到人類過度利用最嚴重的植物類群之一。加上蘭科植物的種子萌發(fā)依賴于共生真菌，受精結(jié)籽依賴于傳粉昆蟲，也是被子植物中最受威脅的類群之一。因此，開展蘭花的繁育系統(tǒng)和傳粉生物學(xué)研究，對于瀕危蘭科植物的保護具有重要意義。

“保護一種植物不是一件簡單的事，會涉及整個系統(tǒng)全方位的保護?！绷_火林說。譬如，將實驗室培育的楊氏丹霞蘭栽種到野外，就要確保它的周邊有廣西過路黃。同時還要保護杜隧蜂，了解這種傳粉昆蟲的生活史?！凹僭O(shè)它的卵產(chǎn)在植物A上，它吃植物B跟C的花粉，那么，植物A、B、C就全都需要保護?！?/p>

“只有這樣，才能確保它的傳粉能夠順利完成?！?羅火林說。

文章來源：中國科學(xué)報

（責(zé)任編輯：吳宇）