多花蘭傳粉生物學研究

羅火林, 陳興惠, 肖漢文, 陳衍如, 劉環, 盧建, 黃文輝, 熊冬金, 楊柏云,*

多花蘭傳粉生物學研究

羅火林1, 陳興惠1, 肖漢文1, 陳衍如1, 劉環1, 盧建2, 黃文輝2, 熊冬金1, 楊柏云1,*

1. 江西省植物資源重點實驗室, 南昌大學生命科學學院, 南昌 330031 2. 江西齊云山國家級自然保護區, 贛州 341000

傳粉是植物繁殖和進化的一個關鍵環節, 為探討中國產多花蘭()的傳粉生物學特性, 對其開花物候、繁育系統、花的揮發性成分、傳粉昆蟲行為學實驗進行了研究。結果表明, 多花蘭不存在自動自交和無融合生殖, 種子的形成有賴于傳粉媒介。其自然結實率遠低于人工授粉, 存在嚴重的傳粉限制。中華蜜蜂()為多花蘭的有效傳粉昆蟲, 但未能從中獲得報酬, 在傳粉過程中將花粉塊連藥帽一起帶出。通過昆蟲的行為學實驗發現, 多花蘭氣味對中華蜜蜂具有顯著性吸引作用, 而顏色對中華蜜蜂無顯著性吸引作用。花朵的主要揮發性成分為醛類與醇類物質, 一天之中在種類和量上幾乎沒有變化, 只有芳樟醇含量的變化與傳粉昆蟲活動頻率相關。本研究可為蘭多花蘭的野生保護和雜交育種提供一定依據。

多花蘭; 繁育系統; 中華蜜蜂; 傳粉生物學

0 前言

蘭科植物是被子植物的大科之一, 約有736余屬28000種, 廣泛分布于全球的大部分區域, 特別是熱帶地區的蘭科植物具有較高的多樣性[1, 2]。多花蘭()是蘭科(Orchidaceae)蘭屬()多年生附生植物, 多生于海拔100—3300 m的林中或溪谷旁透光的巖石上, 湖南、浙江、江西、福建、臺灣等地均有分布[3, 4]。由于多花蘭觀賞價值和經濟價值較高, 導致其野生資源面臨人為破壞。此外, 生態環境的破壞, 更加劇了該物種的瀕危程度。

作為瀕危植物生存和進化的重要一環, 植物傳粉生態學研究一直備受關注。在蘭屬植物中, 已知存在四種傳粉模式: 自動自交, 獎勵性傳粉, 泛化的食源性欺騙和貝氏擬態(模擬同期開花并具有報酬的植物)。其中,,和通過自動自交的方式實現傳粉, 這些植物缺少一個在花藥和柱頭之間起物理隔離作用的喙[3]。具報酬的傳粉發生在中, 由無刺蜂傳粉。這種蜂可在唇瓣表面收集粘性物質, 用于筑巢[4]。在中, 也發現類似的傳粉模式[5]。選擇泛化食源性欺騙的傳粉方式的蘭屬植物較多, 包括[6],[7,8]和[7,9]。subsp.則通過貝氏擬態模擬具有花蜜的杜鵑花屬植物的視覺信號, 欺騙性地吸引大黃蜂前來傳粉[10]。在蘭屬植物吸引傳粉者的機制中, 氣味是很重要的一個因素, 如虎頭蘭和春蘭[8, 11]。

日本研究人員發現, 在日本, 多花蘭可通過釋放特殊的揮發性物質吸引日本蜜蜂(japonica), 包括工蜂, 雄峰和蜂王。甚至發現大量的日本蜜蜂在一朵花上聚集成群, 而日本蜜蜂在多花蘭上聚集、傳粉過程中未獲得食物報酬[7, 12-14]。然而, 這些研究主要著眼于昆蟲行為觀察和花的化學成分分析, 對于和植物傳粉生態密切相關的開花物候學、系統繁育學、傳粉昆蟲在花上的訪花行為、植物花色對傳粉者的吸引等方面, 缺乏詳細的數據。此外, 同一個植物物種, 在不同的生態條件下, 它的傳粉策略或許會發生改變。眾所周知, 日本蜜蜂在中國分布較少, 那么在這種情況下, 中國產的多花蘭傳粉策略會如何調整？上述幾點引發了我們的研究興趣。本文對多花蘭的開花物候、繁育系統、傳粉昆蟲以及花的揮發性成分進行了研究, 并用黑白瓶實驗探討了吸引傳粉者的機制, 以便為中國產的多花蘭保育研究提供科學依據。。

1 材料和方法

1.1 研究地概況

本研究于江西省齊云山國家級自然保護區進行, 其地理坐標為東經113°54′—114°38′, 北緯25°24′—25°55′, 該地屬于中低山地貌, 中亞熱帶山地濕潤季風氣候, 年均溫度為18.2 ℃, 年均降水量為1615.2 mm, 年均相對濕度為83%[15]。其伴生植物主要有: 毛竹()、黃精()、構骨()、鉤距蝦脊蘭()、油茶()、楊梅()、棕竹()、石韋()、懸鉤子()、芒萁()、萬壽竹()、杜英()、香椿()、石楠()、冬青()、地錦()、蛇莓()、地菍()等。同期開花植物主要有酢漿草()、風輪菜()七星蓮()鼠麴草()、銳尖山香圓()、石斑木()杜鵑()、金櫻子()、蓬蘽()。

1.2 開花物候及花朵形態觀察

參照 Dafni標準記錄開花進程, 對居群中30株多花蘭進行定點、定時觀察, 記錄每一朵開花和枯萎的時間, 對單朵花花期、單株花序花期和居群群體花期進行觀察統計[16]; 同時記錄花粉塊移入移出情況; 觀察記錄居群內所有植株花的顏色變化, 唇瓣的結構、唇瓣上的斑點變化以及有無花蜜等。在盛花期隨機選取30朵花, 用游標卡尺(精確度0.01 mm)測量其形態指標。同時, 記錄每天的溫度及天氣的變化與花粉流之間的關系。

1.3 繁育系統

在居群內隨機選擇來自30個植株的90朵花, 平均分成6組。開花前套尼龍袋以防止昆蟲進入花內, 在盛花期取下套袋按照以下方式隨機進行處理: (1) 不作任何處理; (2) 去雄后套袋; (3) 自花授粉; (4) 同株異花授粉; (5) 異株異花授粉; (6) 全程套袋。待花期結束后統計其結實情況, 計算自然結實率。

1.4 訪花昆蟲及其行為

開花期間每天8:00—17:00對多花蘭進行連續觀察。用HDR-AC3攝像機及LUMIX照相機記錄所有訪花昆蟲及其行為, 包括訪花前行為、停落方式、訪花過程、單花停留時間、居群停留時間、訪花數目等。用捕蟲網捕捉傳粉昆蟲, 標本存放在南昌大學江西省植物資源重點實驗室。

1.5 花的揮發性成分檢測

參考張聰的化學成分的氣相色譜-質譜聯用分析方法, 采用 Agilent 6890 GC 氣相色譜-質譜聯用儀采集花的揮發性成分。通過 GC-MS 分析和 NIST02.L質譜經計算機譜庫檢索, 選擇較高匹配度的化學成分, 對樣品進行定性分析。分別采集多花蘭盛花期不同時間段(8:00、12:00、16:00)的花朵進行氣味檢測[17]。

1.6 顏色與氣味對昆蟲吸引的行為學實驗

參考Burger的飛行箱實驗并稍作修改[18], 該試驗用到三種玻璃瓶, 如圖1所示, a為帶孔黑色玻璃瓶, 昆蟲看不到瓶內的物體, 但里面的揮發性成分可以釋放出來; b為白色無孔玻璃瓶, 昆蟲能看到瓶內物體, 但里面的揮發性成分無法釋放出來; c為帶孔的白色玻璃瓶, 昆蟲能看到瓶內物體, 且里面的揮發性成分可以釋放出來。每天10:00—16:00在蜜蜂活動期間, 以空白為對照組、植物花序為實驗組, 將黑白瓶放在多花蘭居群中, 統計傳粉昆蟲訪問黑白瓶的次數, 來探究顏色與氣味對昆蟲的吸引。每種玻璃瓶做3個處理, 每天統計其被中華蜜蜂訪問次數, 重復3天, 最后對其差異性進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 開花物候及花部形態

研究地的多花蘭花期近30d, 單朵花花期為(10.1±0.89) d(=30), 單株花序花期為(15.5±0.87) d(=30); 從居群內第一朵花開開放到居群進入盛花期需要近7 d, 花部器官形態參數如表1所示。授過粉的花或花粉塊被帶走的花, 其花期會縮短, 為5—6 d。花蕾期的花序從苞片中抽出, 花序低于葉片高度, 并且花序軸會傾斜(圖2-A)。隨著時間的推移, 花梗不停伸長生長, 花蕾逐漸膨大, 花序軸下垂, 基部花朵慢慢張開(圖2-B)。盛開時, 中萼片、側萼片與花瓣均張開到最大, 唇瓣微微向下反卷(圖2-C)。同時, 觀察到花粉塊未被帶走時或柱頭未授粉時唇瓣上紅色斑點的顏色界限分明(圖2-D); 花粉塊移出或柱頭授粉1 d后唇瓣上紅色斑點界線開始變的模糊, 整個唇瓣的變為淺桃紅色, 合蕊柱的色澤不變(圖2-E); 花粉塊移出后3 d合蕊柱微微彎曲, 變為紅色, 唇瓣顏色變為紅棕色(圖2-F)。

注: a. 黑色有孔玻璃瓶, 用來探究氣味對昆蟲的吸引; b. 透明密閉玻璃瓶, 用來探究顏色對昆蟲的吸引; c. 透明有孔玻璃瓶用來探究顏色+氣味對昆蟲的吸引。

Figure 1 Glass bottle that explores the behavior of insects

2.2 繁育系統

繁育系統結果顯示, 去雄套袋和全程套袋的結實率為0, 自然結實率為26.67%, 無論是何種方式的人工授粉, 結實率都接近100% (表2)。

2.3 訪花昆蟲及其行為

多花蘭的訪花昆蟲包括蜜蜂科(Apidae)的中華蜜蜂(圖3-A)、蟻科(Formicidae)的擬黑多刺蟻(圖3-B)、夜蛾科(Noctuidae)的魔目夜蛾(圖3-C)、蝝蝽科(Coreidae)的蝝椿(圖3-D), 其中中華蜜蜂為多花蘭的有效傳粉昆蟲。中華蜜蜂從多花蘭的初花期到凋謝期都會對其進行訪問, 但訪問主要集中在盛花期, 且在晴天10:00–14:00氣溫較高的時間段活動最為頻繁。發生花粉塊移入或移出的訪花持續時間為(29.9 ± 4.67) s (= 10), 而未發生花粉塊移入或移出的時間為(13.7 ± 1.90) s (= 10)。

中華蜜蜂訪花時, 直接落在唇瓣上, 隨后鉆入蕊柱與唇瓣相連的通道(圖3-F), 由于中華蜜蜂體寬和胸高小于通道, 但體長大于通道長度(表1)。當其頭部接近蕊柱基部便不能繼續前進, 其尾部不停左右擺動, 開始退出, 在退出過程中, 后腿向外蹬, 背部會向蕊柱上拱起并與藥帽接觸, 花粉塊會連藥帽一起帶出(圖3-G)。如果中華蜜蜂攜帶著花粉塊進行訪花時, 在其退出時胸背部同樣會拱起而接觸到合蕊柱上部, 從而將粘附在背部的花粉塊粘到柱頭上, 完成授粉。在中華蜜蜂整個訪花過程中, 其身體接觸的花器官, 如唇瓣、蕊柱等, 均不分泌花蜜, 而多花蘭的花粉對于中華蜜蜂來說也是不可食的。

注: A.花蕾期; B.初花期; C.盛花期; D.未被帶走花粉塊的花; E.花粉塊移出1d后的花; F.花粉塊移出后3d的花

Figure 2 Flowering phenology of

表1 多花蘭和中華蜜蜂的表型特征

表2 不同授粉方式的結實率

Table 3 Fruit set in different pollination types

在傳粉觀測中, 發現花粉塊未被帶走時或柱頭未授粉時唇瓣上紅色斑點的顏色界限分明(圖2-D); 花粉塊移出或柱頭授粉1 d后唇瓣上紅色斑點界線開始變的模糊, 整個唇瓣的變為淺桃紅色, 合蕊柱的色澤不變(圖2-E); 花粉塊移出后3 d合蕊柱微微彎曲, 變為紅色, 唇瓣顏色變為紅棕色(圖2-F)。在為期30 d的肉眼觀察和攝像機記錄中, 唇瓣變為紅棕色后未發現中華蜜蜂訪問該朵花。

當天氣晴朗氣溫明顯升高時, 多花蘭的花會大量開放, 花粉塊移入移出數量明顯增多。4月17日, 研究區域的平均氣溫升高到31.2℃, 比之前陰雨天的平均氣溫提高了近15℃, 當天花朵大量盛開, 占到了總開花數的64.44%, 花粉塊移出數為91, 占到了總數的25%, 移入數為42, 占到總數的26.75%(圖4)。

注: A.訪花昆蟲中華蜜蜂; B.擬黑多刺蟻; C.魔目夜蛾; D.蝝蝽; E.多花蘭的傳粉者中華蜜蜂; F.花部結構: c, 蕊柱; ml, 唇瓣中裂片; p, 花粉塊; pe, 花瓣; s, 萼片; sl, 唇瓣側裂片; G.中華蜜蜂鉆入多花蘭花內; H.中華蜜蜂退出時帶出花粉塊

Figure 3 Visiting insects and pollinators

圖4 溫度與花粉塊移出移入的關系

2.4 顏色與氣味對昆蟲吸引的行為學實驗

在黑白瓶試驗的六個處理中, 傳粉昆蟲訪花頻率分為兩檔, 第一檔為放有多花蘭花序的a瓶和c瓶, 第二檔為其余四個處理。放有花序的a瓶訪花頻率顯著高于對照, 表明氣味可以吸引傳粉者。而放有花序的c瓶, 傳粉者既能看到里面的花, 也能聞到里面的氣味, 但其訪問頻率與放有花序的a瓶(只能聞到, 不能看到)無顯著性差異。此外, 放有花序的b瓶(昆蟲能看到, 但聞不到氣味)的訪問頻率與對照無顯著性差別。由此可見, 多花蘭的揮發性成分在吸引傳粉者中起著決定性作用。

表3 中華蜜蜂對不同黑白瓶的訪花頻率統計

注: 利用Tukey’s post hoc test進行差異顯著性分析,<0.05定義為差異顯著性。

2.4 花的揮發性成分

對多花蘭不同時間段的揮發性成分進行測定, 結果見圖5。各個時間段花的揮發性成分變化不明顯。8:00的揮發性成分主要為異戊醛、己醛、庚醛、蒎烯、莰烯、辛醛、桉葉油醇、芳樟醇、壬醛(圖5-A), 含量分別為10.32%、42.13%、2.94%、2.26%、9.24%、5.07%、5.07%、4.34%、11.47%; 12:00的揮發性成分主要有戊醛、己醛、庚醛、莰烯、辛醛、桉葉油醇、芳樟醇、壬醛(圖5-B), 含量分別為11.94%、38.04%、3.09%、2.24%、4.03%、5.99%、4.44%、13.95%; 16:00的揮發性成分主要有戊醛、己醛、庚醛、莰烯、辛醛、桉葉油醇、壬醛 (圖5-C), 含量分別為9.64%、47.88%、3.23%、3.37%、5.65%、7.80%、11.28%。花朵的主要揮發性成分在各個時間段均為醛類與醇類物質, 在種類和量上幾乎沒有變化, 只有芳樟醇在14:00后含量降至0, 而傳粉觀測顯示, 14:00以后也未見傳粉者訪花, 這暗示著芳樟醇含量的變化與傳粉者活動可能有潛在的關系。

3 討論

植物與傳粉動物的互利關系在生態系統中非常普遍[19], 許多蘭科植物可以給傳粉者提供花蜜、油類物質或脂類物質等報酬來吸引傳粉昆蟲為其傳粉[18-20],然而, 約1/3的蘭花采用欺騙的方式吸引昆蟲為其進行傳粉[20, 21]。有報酬的蘭科植物通常利用花蜜或者類脂類物質吸引傳粉者為它們傳粉, 中華蜜蜂為其他植物傳粉時通常以花蜜或可食的花粉為報酬的。然而在多花蘭花內我們沒有發現任何這類可作為傳粉者的報酬, 因而我們認為多花蘭不能為傳粉者提供食物類的報酬。此外, 多花蘭的花部形態, 結合傳粉者行為, 也沒有顯示其能為傳粉者提供繁殖地、避難所等功能。因此, 我們推斷多花蘭主要靠欺騙的方法吸引中華蜜蜂前來傳粉。

注: A.8:00; B.12:00; C.16:00

Figure 5 Volatile odor ions at full-blossom

人工授粉試驗中, 去雄套袋的結實率為0, 表明不存在多花蘭不存在無融合生殖, 全程套袋的結實率為0, 這也排除了自動自交現象, 這表明多花蘭種子的形成離不開傳粉媒介。在自然條件下, 無報酬蘭科植物的平均結實率為28％-41％[22], 而多花蘭的自然結實率為26.6%, 與其相接近, 但與人工授粉結實率差距甚大, 表明多花蘭的繁殖成功受到傳粉者限制(表2)。通常情況下, 無報酬植物的結實率要低于有報酬植物。首先, 傳粉昆蟲也有“學習”能力, 特別是對于中華蜜蜂這種社會性昆蟲。一個昆蟲個體, 接收到植物釋放的欺騙性信號, 降落花器官上后并未獲得報酬, 在此后的一段時間內, 它會避免訪問此類花。因此, 欺騙性花朵被訪問的頻率就偏低。其次, 傳粉的成功, 更多取決于攜帶花粉的昆蟲能否二次被騙, 再次訪問這種植物的花。Johnson研究發現, 在這種情況下, 昆蟲大多數會遠離該居群, “二進宮”的概率低于首次被欺騙。因此, 在很多欺騙性植物中, 花粉遷出率和結實率并不對等[23], 比如本研究中, 觀察到花粉被移出數為91, 而移入數僅為42.

多花蘭具有根狀莖, 在野外以點狀分布為主, 在一個居群內, 大多是由幾個根狀莖的克隆植株構成。一般來說, 對于這種克隆植物, 隨著克隆植物基株的變大, 基株上的每朵花逐漸被同一基株的其它花所包圍, 克隆內花粉傳遞增加, 阻礙了基株的花粉向外散發, 降低了不同基株間的交配機會, 不可避免地增加了同株異花授粉的可能[24]。而在我們的觀察中, 由于傳粉者無法從多花蘭中獲得報酬, 在嘗試著訪問1-5朵花后便會離開這個居群, 從而降低了同株異花授粉的比例, 增加遠交的機會。

植物的花部特征與傳粉者行為、傳粉機制和植物適合度密切相關[25, 26]。在野外的觀察中發現, 多花蘭的有效傳粉昆蟲為中華蜜蜂, 花粉塊位于中華蜜蜂的背部。多花蘭唇瓣、唇瓣側裂片以及合蕊柱形成通道入口的高度和寬度平均值與中華蜜蜂的胸高、體寬平均值相吻合, 中華蜜蜂能夠進入多花蘭花內, 為其傳粉。中華蜜蜂為多花蘭的唯一傳粉昆蟲, 表明多花蘭的傳粉系統是一種典型的具有專一傳粉者的特化傳粉系統。截止到現在, 除了和[5, 27]其余的蘭屬植物均選擇只有一個傳粉者, 如春蘭的傳粉者也僅有中華蜜蜂一種傳粉者[8]。在齊云山自然保護區內, 多花蘭居群呈間斷分布, 居群之間距離較遠。物種片段化的分布會在很大程度上阻礙各個居群之間的基因交流, 而具有特化的傳粉系統無疑會能夠更大程度地保障多花蘭的繁育成功。

無報酬植物欺騙性地吸引傳粉者的策略很多, 如泛化的食源欺騙, 貝氏擬態, 模擬傳粉者產卵地、性欺騙、或者釋放昆蟲信息素等。前兩種傳粉策略中, 植物一般通過視覺信號吸引傳粉者。在黑白瓶試驗中, 證實多花蘭是通過嗅覺信號, 而非視覺信號吸引昆蟲。因此, 排除泛化的食源欺騙[22-24]。

氣味是蘭科植物吸引傳粉者的主要機制之一[28, 29]。Luo等通過中華蜜蜂的觸角電位實驗表明, 芳樟醇在麻風樹吸引中華蜜蜂過程中起著關鍵的作用[30]。本研究中, 中華蜜蜂是由多花蘭揮發性成分吸引, 而在揮發性成分中, 芳樟醇在中華蜜蜂訪花的時間段含量較高, 而在中華蜜蜂訪花以外的時間段, 檢測不到其信號峰。因此, 我們推測, 芳樟醇在多花蘭吸引傳粉昆蟲中可能起了比較關鍵的作用。

近年來, 隨著化學生態技術的發展, 在傳粉機制的研究中發現了越來越多的與昆蟲化學通訊相關的擬態。如的花可釋放蚜蟲報警的化學信號, 誘騙食蚜蠅[31]。亦可通過通過模擬蜜蜂報警素吸引蜜蜂的捕食者-胡蜂[32]。本研究中, 未發現中華蜜蜂訪問區域內同期開花植物, 基本可排除貝氏擬態, 而泛化的食源性欺騙主要有賴于視覺信號。該地區多花蘭通過氣味吸引中華蜜蜂, 是在模擬中華蜜蜂的某種信息素, 還是性欺騙, 或者其他方式, 還有待進一步研究。

一些花在授粉或花粉塊移出后, 花的某一特定部位會改變顏色[33, 34]。花顏色的變化被認為是為了阻止傳粉者訪問已經授粉或花粉被移出的花[35, 36]。通過觀察發現, 多花蘭的花粉塊移出或移入后, 其唇瓣逐漸變成紅棕色, 中華蜜蜂的訪花頻率也隨之降低。自然界中, 多花蘭本就存在嚴重的傳粉限制, 此舉可以認為是為了減少傳粉資源的浪費。

目前, 所有野生蘭科植物均被列入《野生動植物瀕危物種國際貿易公約》的保護范圍, 且占該公約應保護植物的90%以上[37], 蘭科植物的保護已成為當務之急。中華蜜蜂是多花蘭唯一的傳粉者, 其數量的減少可能會影響到多花蘭的數量。因此, 我們在保護多花蘭時, 可在其野生棲息地旁邊適當地種植中華蜜蜂的蜜源植物, 以吸引和供養更多的傳粉者。此外, 多花蘭作為一種觀賞植物被廣泛栽培。在人工栽培中, 一般通過人工種內雜交授粉, 進行新品種選育。而根據本研究, 可通過在多花蘭種植園中飼養中華蜜蜂, 或者種植蜜源植物吸引中華蜜蜂前來為多花蘭傳粉, 提高結實率。而且, 中華蜜蜂在多花蘭中的傳粉機制導致異交率較高, 從而提高其種內雜交率, 以便選育表型更豐富的品種。如此, 也能減少花農上山盜采多花蘭的可能性。

[1] Liu Q, Chen J, Corlett R T, et al. Orchid conservation in the biodiversity hotspot of southwestern China [J]. Conserva-tion Biology,2015, 29 (6):1563–1572.

[2] Merritt D J, Hay F R, Swarts N D, et al. Ex situ conservation and cryopreservation of orchid germplasm [J]. International Journal of Plant Sciences,2014, 175 (1):46–58.

[3] Suetsugu K. Autonomous self-pollination and insect visitors in partially and fully mycoheterotrophic species of(Orchidaceae) [J]. Journal of Plant Research,2015, 128 (1): 115–125.

[4] Du Puy D, Cribb P, Tibbs M. The genus Cymbidium[M]. Royal Botanic Gardens Kew, 2007.

[5] Davies K, Stpiczyńska M, Turner M. A rudimentary labellar speculum in(Rchb. f.) Rchb. f. andPaxton (Orchidaceae) [J]. Annals of botany,2006, 97 (6):975–984.

[6] Jin C, Shiyong L, Rong H, et al. Food-deceptive pollination in(Orchidaceae) in Guangxi, China[J]. Biodiversity Science, 2007, 15 (6):608–617.

[7] Tsuji K, Kato M. Odor‐guided bee pollinators of two endangered winter/early spring blooming orchids,and, in Japan [J]. Plant Species Biology,2010, 25 (3):249–253.

[8] YU Xiaohong, LUO Yibo, DONG Ming. Pollination biology of(Orchidaceae) in China [J]. Journal of Systematics and Evolution,2007, 46 (2):163–174.

[9] Sugahara M, Tsutsui K. Foraging behavior ofjaponica on the oriental orchids,and[J]. Bibliographic Information,2001, 19 (2): 81–82.

[10] Kjellsson G, Rasmussen F N, Dupuy D. Pollination of Dendrobium infundibulum,(Orchi-daceae) and(Ericaceae) by Bombus eximius (Apidae) in Thailand: a possible case of floral mimicry [J]. Journal of Tropical Ecology,1985, 289–302.

[11] DuPuy D J. A taxonomic revision of the genus(Orchidaceae) [D]. University of Birmingham, 1986.

[12] Sugahara M, Izutsu K, Nishimura Y, et al. Oriental orchid () attracts the Japanese honeybee (japonica) with a mixture of 3-hydroxyo-ctanoic acid and 10-hydroxy-(E)-2-decenoic acid[J]. Zoological Science,2013, 30 (2): 99–104.

[13] Sugahara M.andas well asattracts Japanese honeybees (japonica) [J]. Zoological Science,2006, 23: 1225.

[14] Sasagawa H. Honey bee communications and pollination tactics of[M]. The 2004 ESA Annual Meeting and Exhibition,2004.

[15] 范志剛, 孔令杰, 彭德鎮, 等. 齊云山自然保護區蘭科植物資源分布及其區系特點[J]. 熱帶亞熱帶植物學報, 2011, 19 (2): 159–165.

[16] Renner S S. Pollination Ecology-A Practical Approach [J]. Nordic Journal of Botany,1993, 13 (5): 514–514.

[17] 張聰, 劉守金, 楊柳, 等. GC-MS 法檢測云南產細莖石斛花中揮發性成分[J]. 云南農業大學學報: 自然科學版,2017, 32 (1): 174–178.

[18] Burger H, D?tterl S, Ayasse M. Host-plant finding and recognition by visual and olfactory floral cues in an oligolectic bee [J]. Functional Ecology,2010, 24 (6): 1234– 1240.

[19] Kaiser-Bunbury C N, Mougal J, Whittington A E, et al. Ecosystem restoration strengthens pollination network resilience and function [J]. Nature,2017, 542 (7640): 223–227.

[20] Wong D C, Pichersky E, Peakall R. The biosynthesis of unusual floral volatiles and blends involved in orchid pollination by deception: current progress and future prospects [J]. Frontiers in Plant Science,2017, 8: 1955–1962.

[21] Aguiar J M, Pansarin E R. Deceptive pollination of(Oncidiinae:Orchidaceae) [J]. Flora,2019, 250: 72–78.

[22] Ravigné V, Olivieri I, Martinez S G, et al. Selective interactions between short‐distance pollen and seed dispersal in self‐compatible species [J]. Evolution,2006, 60 (11): 2257–2271.

[23] Johnson S D, Peter C I, Nilsson L A, et al. Pollination success in a deceptive orchid is enhanced by co‐occurring rewarding magnet plants [J]. Ecology,2003, 84 (11): 2919–2927.

[24] Handel S N. The intrusion of clonal growth patterns on plant breeding systems [J]. The American Naturalist,1985, 125 (3): 367–384.

[25] Phillips R D, Peakall R, van der Niet T, et al. Niche Perspectives on Plant–Pollinator Interactions [J]. Trends in Plant Science,2020, 25 (8): 779–793.

[26] 黃雙全, 郭友好. 傳粉生物學的研究進展 [J]. 科學通報,2000, 45 (3): 225–237.

[27] Van Der Cingel N A. An atlas of orchid pollination: European orchids[M]. CRC Press, 2001.

[28] Chapurlat E, ?gren J, Anderson J, et al. Conflicting selection on floral scent emission in the orchid[J]. New Phytologist,2019, 222 (4): 2009–2022.

[29] Lahondère C, Vinauger C, Okubo R P, et al. The olfactory basis of orchid pollination by mosquitoes [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences,2020, 117 (1): 708–716.

[30] Luo C, Huang ZY, Li K, et al. EAG Responses of Apis cerana to Floral Compounds of a Biodiesel Plant,(Euphorbiaceae) [J]. Journal of Economic Ento-mology,2013, 106 (4): 1653–1658.

[31] St?kl J, Brodmann J, Dafni A, et al. Smells like aphids: orchid flowers mimic aphid alarm pheromones to attract hoverflies for pollination [J]. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences,2011, 278 (1709): 1216–1222.

[32]Brodmann J, Twele R, Francke W, et al. Orchid mimics honey bee alarm pheromone in order to attract hornets for pollination [J]. Current Biology,2009, 19 (16): 1368–1372.

[33] Dudareva N, Pichersky E. Biochemical and molecular genetic aspects of floral scents [J]. Plant Physiology,2000, 122 (3): 627–634.

[34] Vasconcelos M C, Greven M, Winefield C S, et al. The flowering process of: a review [J]. American Journal of Enology and Viticulture,2009, 60 (4): 411–434.

[35] Gegear R J, Burns J G. The birds, the bees, and the virtual flowers: can pollinator behavior drive ecological speciation in flowering plants? [J]. The American Naturalist,2007, 170 (4): 551–566.

[36] Ushimaru A, Watanabe T, and Nakata K. Colored floral organs influence pollinator behavior and pollen transfer in(Commelinaceae) [J]. American Journal of Botany,2007, 94 (2): 249–258.

[37] Fuchs C. Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES)–Conservation Efforts Undermine The Legality Principle [J]. German Law Journal,2008, 9 (11): 1565–1596.

Pollination biology of(Orchidaceae)

LUO Huolin1, CHEN Xinghui1, XIAO Hanwen1, CHEN Yanru1, LIU Huan1, LU Jian2, HUANG Wenhui2, XIONG Dongjin1, YANG Boyun1,*

1. School of Life Science, Nanchang University, Nanchang 330031, China 2. National Nature Reserve of Qiyunshan, Ganzhou 341315,China

Pollination is a key link in plant reproduction and evolution. In order to explore the pollination biological characteristics of, the flowering phenology, breeding system, flower volatile components and behavior of pollinating insects were studied. The results showed that there was no automatic selfing and apomictic reproduction in, and the formation of seeds depended on pollinators. Its natural seed setting rate was much lower than that of artificial pollination, and there were serious pollination restrictions.was an effective pollinator for, but it could not get reward from the plants. During pollination, the pollinium was taken out together with the cap. Through the behavioral experiments of insects, it was found that the odor ofplayed a key role in attracting pollinators, while the color had no significant attractive effect on. The main volatile components of flowers were aldehydes and alcohols, and there was almost no change in type and amount in a day for the volatile components. Only the change in linalool content was related to the frequency of pollinating insects. This study could provide a certain basis for wild protection and hybrid breeding of orchids.

; breeding system; honeybee; pollination biology

羅火林, 陳興惠, 肖漢文,等. 多花蘭傳粉生物學研究[J]. 生態科學, 2022, 41(5): 72–80.

LUO Huolin, CHEN Xinghui, XIAO Hanwen, et al. Pollination biology of(Orchidaceae)[J]. Ecological Science, 2022, 41(5): 72–80.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.05.009 圖分類號：S682. 31

A

1008-8873(2022)05-072-09

2020-08-16;

2020-11-27

國家科技基礎資源調查專項(2018FY100406); 國家自然科學基金項目(31360491); 江西省自然科學基金(20171ACB21014)

羅火林(1982—), 博士, 副教授, 研究方向為蘭科植物發育生物學, E-mail: 572460991@163.com

楊柏云, 博士, 教授, 博士研究生導師, 研究方向為植物學, E-mail: yangboyun@163.com