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，南昌大學教授楊柏云等人與國內外合作者對兩種蘭科植物的傳粉生物學進行研究后發現，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和傳粉生物學，對于保護瀕危蘭科植物具有重要意義。”楊柏云說。

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現的新種，接近1 000種。” 玉鳳花一文共同第一作者、南昌大學的譚少林介紹，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。此外，在云南、四川和西藏等地的亞高山地區也有分布。

像大多數蘭科植物一樣，玉鳳花屬大多數種類都需要傳粉昆蟲進行異花授粉，只有非常少的種類（我國僅發現南方玉鳳花一種）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。”譚少林表示。

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。此后一項研究發現，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、中國科學院昆明植物研究所的任宗昕解釋說，多數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。”他說。

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面延長成管狀、兜狀等形狀的結構）口的花藥隔間突起進行切除實驗，進一步發現花粉塊的附著位置從蝴蝶的觸須之間轉變為附著在眼睛上，傳粉效率也隨之下降。

丹霞蘭：“君子”的“騙術”

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”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），為中國獨有。這一屬目前僅有兩個種：在廣東仁化丹霞山發現的丹霞蘭和在江西井岡山發現的楊氏丹霞蘭（發現者為楊柏云）。

“這兩種丹霞蘭都是珍稀物種，分布很少。”楊氏丹霞蘭一文第一作者、南昌大學生命科學學院副教授羅火林說，如在井岡山僅發現數百株楊氏丹霞蘭，只有了解其傳粉生物學機制才能加以保護。

在這項研究中，羅火林等人發現，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。他們還發現，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關系？通過昆蟲行為學實驗，他們發現，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。”羅火林說。

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

科學家拆解蘭科植物的各種傳粉“招數”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依賴于共生真菌，受精結籽依賴于傳粉昆蟲，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和傳粉生物學研究，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，會涉及整個系統全方位的保護。”羅火林說。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。“假設它的卵產在植物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。”

“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：中國科學報

（責任編輯：吳宇）