五种杜鹃花的花部特征及其有效传粉者的比较研究

摘要

传粉是种子植物实现生殖过程的重要环节，许多种被子植物都需要动物将其花粉从花药转移到柱头上。访花的动物不一定是传粉者，而传粉者的传粉效率及传粉者重要性在不同植物中也有差异。杜鹃属(Rhododendron)植物是观赏价值高的木本花卉，我国西南地区是该属植物的物种多样化的一个中心，花形态各异，访花者多样，为调查不同类型的访花者的传粉作用提供了好材料。另外，杜鹃属植物花的特点是四合花粉由花粉粘丝黏连在一起，不同种花粉聚合的程度有差异。为探究花粉聚合的适应意义，我们对滇西北自然分布的五种杜鹃花进行了比较研究。虽然最近提出了花粉聚合的程度受传粉者访花频率与收集花粉的行为影响的假说，但传粉功能群的传粉效率未进行直接地测定或比较。　　在我们前期观察的基础上，我们选取了有着不同类群传粉者访花的五种杜鹃，包括锦绣杜鹃（Rhododendron pulchrum）、糙毛杜鹃（R.trichocladum）、似血杜鹃（R.haematodes）、滇隐脉杜鹃（R.maddenii subsp.crassum）与亮毛杜鹃（R.microphyton），进行了野外观察与实验。为调查五种杜鹃的花部特征，我们测量了花部特征包括花大小、花蜜含量和浓度、花粉产量与胚珠数、特别是花粉粘丝长度。对每种杜鹃花进行了二十小时以上的访花观察记录，通过一次访花落置花粉量和一次访花移出花粉量的比值来比较不同类群传粉者的传粉效率，结合访花频率评估了传粉者重要性。同时根据花粉呈现理论，结合传粉效率和访花频率数据，对几种杜鹃的花粉呈现方式进行了初步探讨。　　结果表明，五种杜鹃开花时均成漏斗状钟型或筒型开口展开，花冠具5片花瓣成五角形开放，雌雄蕊向外伸出花冠口，花大小不等，其中糙毛杜鹃、亮毛杜鹃为小型花;滇隐脉杜鹃、锦绣杜鹃花冠开口更大。五种杜鹃花都产生花蜜，且只有滇隐脉杜鹃具有明显的芳香气味。从雌雄蕊距离上来看，五种杜鹃花雌雄蕊均存在一定的雌雄异位（herkogamy）。从蜜腺-柱头距离上看，两种大花型有着较远的距离(滇隐脉杜鹃为55.5±1.7mm;锦绣杜鹃为46.6±0.4mm)，适合体型较大的鳞翅目昆虫进行传粉。花粉粘丝长度数据表明，似血杜鹃花粉粘丝长度(9.18±0.36mm)显著高于其他四种杜鹃花;其次是锦绣杜鹃(6.38±0.54mm)和滇隐脉杜鹃(6.35±0.46mm)，二者间无显著差异;花粉粘丝长度最短的是糙毛杜鹃(4.17±0.09mm)及亮毛杜鹃(3.85±0.32mm)，这两组间也没有显著差异。　　访花观察表明，锦绣杜鹃主要访问者为蜜蜂、熊蜂和蝶类，蜜蜂访花频率显著高于熊蜂及蝶类，而后二者的访花频率无显著差异;糙毛杜鹃主要访问者为蜜蜂，其他种类访问者很少;似血杜鹃主要访问者为鸟类和熊蜂，且二者的访花频率都很低;滇隐脉杜鹃主要访问者有蝶类、蜜蜂和熊蜂，三类访问者访花频率无显著差异;亮毛杜鹃的主要访问有蜂类、蝶类和食蚜蝇，但蜂类访花频率显著高于其余两种，蝶类和食蚜蝇访花频率无显著差别。通过检测一次访花落置/移出花粉量，结果表明:在锦绣杜鹃中，蝶类有着高落置低移出花粉量，明显高于蜂类，是最为有效的传粉者;在滇隐脉杜鹃中，蝶类传粉效率更高，且访花频率与蜂类无显著差异，蝶类是最为重要且有效的传粉者;对亮毛杜鹃，蜂类的访花频率显著高于蝶类，但考虑到蜂类低于蝶类的传粉效率，高频次的低效访花可能造成花粉浪费，推测蜂类可能并不是有效的传粉者，而传粉效率高的蝶类才是其最重要的传粉者。　　我们结合五种杜鹃花花粉粘丝长度与传粉者访花频率的数据进行分析，发现花粉聚合程度高的杜鹃花其传粉者的访花频率低，花粉聚合程度低的杜鹃花传粉者访花频率高，这些结果与我们提出的预测一致;但与传粉效率高低则不是完全对应，这方面的研究还需更多实验证据。

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