珍稀瀕危沉水植物水菜花傳粉生物學(xué)研究

王鑾鳳 張同同 向文倩 梁惠婷 譚珂 申益春

摘 要： ???水菜花（Ottelia cordata）是珍稀瀕危的沉水植物，現(xiàn)僅分布在中國海南島北部?？谥廖牟粠У牡疂竦?，其造型優(yōu)美，極具園藝觀賞價(jià)值。然而，受人類活動(dòng)影響，水菜花的生境急劇退縮且更加破碎化，瀕臨滅絕。為探究水菜花的繁殖特征和繁殖規(guī)律，該研究分析了水菜花的花部形態(tài)、性比、花粉活性、柱頭可授性、反射光譜、花粉限制與無融合生殖及其傳粉者類型與行為。結(jié)果表明：（1）水菜花雌雄異株，雌、雄個(gè)體的性比約為1∶2；水菜花雌、雄花形態(tài)相似，但雌花略大于雄花。（2）水菜花花粉活性和柱頭可授性在花蕾期和開放期均較高。（3）中華蜜蜂（Apis cerana）是水菜花的主要傳粉者，傳粉效率較高且訪問雄花的頻率顯著高于雌花。（4）水菜花雄蕊、雌蕊間的花色距離顯著高于中華蜜蜂辨別的閾值（P<0.001）。（5）在自然授粉和人工授粉下，水菜花坐果率分別為95.29%和98.42%，并且不存在無融合生殖現(xiàn)象。綜上所述，水菜花兩性模擬的欺騙性傳粉并不完美，傳粉者可以從視覺上區(qū)分雌花和雄花；而由于水菜花雄花數(shù)量較多，傳粉者低頻率的“錯(cuò)訪”足以達(dá)到水菜花雌花的繁殖需求。因此，在今后開展水菜花遷地保護(hù)、人工種群恢復(fù)等保育工作時(shí)，應(yīng)重視水菜花種群大小、性別比例和當(dāng)?shù)貍鞣壅叻N群數(shù)量。

關(guān)鍵詞： ?雌雄異株， 欺騙性傳粉， 繁育系統(tǒng)， 花粉限制， 水鱉科

中圖分類號(hào)： ??Q945.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： ???A

文章編號(hào)： ??1000-3142（2024）01-0157-10

Pollination biology of the rare and endangered

submerged plant， Ottelia cordata

WANG Luanfeng1，2， ZHANG Tongtong2， XIANG Wenqian2，

LIANG Huiting1， TAN Ke3*， SHEN Yichun1，2*

（ 1. Key Laboratory of Genetics and Germplasm Innovation of Tropical Special Forest Trees and Ornamental Plants， Ministry of Education， Hainan

University， Haikou 570228， China; 2. Center for Terrestrial Biodiversity of the South China Sea， Hainan University， Haikou 570228， China;

3. Guangxi Key Laboratory of Plant Conservation and Restoration Ecology in Karst Terrain， Guangxi Institute of Botany， Guangxi

Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences， Guilin 541006， Guangxi， China ）

Abstract： ??Ottelia cordata is a kind of rare and endangered submerged plant that grows in freshwater wetlands in northern Hainan Island， from Haikou to Wenchang in China. This species is known for its beautiful appearance and the distinct “flower river” landscape， which makes it a high ornamental value. With the intensification of human activities， the habitat of O. cordata has been sharply reduced and fragmented， leading to its endangerment. In order to explore the reproductive characteristics and reproductive laws of O. cordata， the flower morphology， sex ratio， pollen viability， stigma receptivity， reflectance spectrum， pollen limitation and apomixis， and the types and behaviors of pollinators in O. cordata were analyzed. That is， the pollination biology of O. cordata were studied for its further in-situ and ex-situ conservation. The results were as follows： （1） The flowers were dioecism， and the sex ratio of female and male ?individuals was about 1∶2; ?the morphologies of male and female flowers were similar， and the female flowers were slightly larger than the male. （2） O. cordata had high pollen viability and stigma receptivity in budding and blooming phases. （3） Apis cerana was the main pollinator of Ottelia cordata， which visited male flowers more frequently than female flowers， with higher pollination efficiency. （4） The distance between the color loci of pistils and stamens was significantly higher than the discrimination threshold of Apis cerana. （5） The fruit setting percentage under natural pollination was similar to that under artificial pollination （95.29% and 98.42%， respectively）， and there was no apomixis and low pollen limitation in the natural population of Ottelia cordata. In conclusion， the deceptive pollination of O. cordata simulated by both sexes is imperfect. Pollinators can visually distinguish female and male flowers. However， the large number of male flowers of O. cordata attracted many insects to visit flowers， which increases the probability of “mistake” pollination and is enough for the reproductive needs of female flowers. Therefore， future ex-situ conservation and artificial population restoration should pay more attention to population size， sex ratio and the number of local pollinators.

Key words： ?dioecism， deceptive pollination， breeding system， pollen limitation， Hydrocharitaceae

濕地生態(tài)系統(tǒng)作為全球三大生態(tài)系統(tǒng)之一，不僅在涵養(yǎng)水源、抵御洪水、補(bǔ)給地下水等方面具有獨(dú)特的水調(diào)節(jié)功能，同時(shí)在生物多樣性維持、調(diào)節(jié)局域氣候、固碳、凈化水質(zhì)等方面還具有諸多生態(tài)功能，被譽(yù)為“地球之腎”。但是，人類世（Anthropocene）以來的快速經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程，以及隨之帶來的全球氣候變暖、水體富營養(yǎng)化、外來物種入侵等一系列環(huán)境問題導(dǎo)致濕地急速退化，濕地水生植被種類減少，大量珍稀瀕危物種面臨著滅絕的風(fēng)險(xiǎn)（李偉，2020；Fluet-Chouinard et al.， 2023；?；莸龋?023）。海南島是我國唯一的熱帶大陸型島嶼，設(shè)立了海南熱帶雨林國家公園，然而海南濕地尤其是淡水濕地并未得到同等重視。養(yǎng)殖場(chǎng)隨意排污、鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）和大薸（Pistia stratiotes）快速入侵等事件依然時(shí)常發(fā)生，嚴(yán)重威脅著該地區(qū)水菜花（Ottelia cordata）、邢氏水蕨（Ceratopteris shingii）、野生稻（Oryza rufipogon ）等諸多珍稀瀕危水生植物的生長(zhǎng)。其中，國家二級(jí)保護(hù)植物水菜花的個(gè)體數(shù)量?jī)H4年時(shí)間（2017—2020）就下降了11%（Shen et al.， 2021），生存狀況極不樂觀。

水菜花隸屬于水鱉科（Hydrocharitaceae）海菜花屬（Ottelia），雌雄異株，一年生或多年生沉水植物（Wang et al.， 2010）。水菜花一年四季均可開花，其單花花期通常約為1 d。花單性，雌雄異株；花瓣3 枚；雄佛焰苞內(nèi)有雄花10～30 朵，而雌花內(nèi)僅1 花；雄蕊12 枚，花柱9～18（Wang et al.， 2010）。水菜花花多而大、花期較長(zhǎng)、輻射對(duì)稱、花粉量大，符合典型的泛化傳粉系統(tǒng)（張大勇，2004）。水菜花對(duì)水體變化較為敏感，對(duì)生境要求極為苛刻，喜生長(zhǎng)在清澈潔凈的流水溝渠及池塘中（于丹等，1998; Chen et al.， 2012）。隨著人類對(duì)淡水濕地的開發(fā)、外來生物的入侵、水資源的污染，適宜水菜花生長(zhǎng)的環(huán)境越來越少。目前，僅零星分布于緬甸、泰國、柬埔寨和中國南方地區(qū)，在我國廣西種群滅絕后，現(xiàn)僅分布在海南北部火山巖淡水濕地（何景彪等，1991； 于丹等，1998; Chen et al.， 2012; 韋毅剛，2019; Shen et al.， 2021），可作為海南淡水濕地的“傘護(hù)種”開展保育工作。

水菜花花瓣潔白、一抹淡黃點(diǎn)綴在花中央，一簇簇、一叢叢隨波蕩漾在清澈的溪面，在海南淡水濕地呈現(xiàn)出獨(dú)特的“花河”景觀。水菜花的浮水葉寬披針形或長(zhǎng)卵形露出水面，襯托著“花河”；其沉水葉長(zhǎng)橢圓形、披針形或帶形，全緣，在水下隨波逐流，具極高的園藝觀賞價(jià)值（趙佐成等，1984）。東南亞部分國家還將水菜花當(dāng)作蔬菜，制作沙拉或者蔬菜湯，并且水菜花具有一定的藥用價(jià)值（Zhang et al.， 2020）。由此可見，水菜花還是海南淡水濕地的“旗艦種”。盡管我國生物多樣性保護(hù)意識(shí)逐漸提升，海南對(duì)淡水濕地的保護(hù)也穩(wěn)步加強(qiáng)，但水菜花的適生區(qū)仍在逐漸減小（Shen et al.， 2021）。因此，開展水菜花的繁殖和保育生物學(xué)研究極為迫切。本研究以海口昌旺溪濕地保護(hù)小區(qū)水菜花自然種群為研究對(duì)象，通過比較雌、雄花的花部形態(tài)、性比、花粉活性、柱頭可授性、反射光譜以及檢測(cè)花粉限制與無融合生殖，擬探討：（1）水菜花自然種群的繁殖特征；（2）水菜花是否存在顯著的花粉限制導(dǎo)致物種瀕危；（3）水菜花的繁殖規(guī)律。以期為后續(xù)的就地或遷地保護(hù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和研究地點(diǎn)

2021 年12月至2022年4月，在海南省?？诓獫竦乇Ｗo(hù)小區(qū)（110°17′ E、19°47′ N）進(jìn)行水菜花野外試驗(yàn)。該區(qū)域內(nèi)水菜花自然種群長(zhǎng)勢(shì)良好，其生境受人為干擾較弱，便于開展水菜花自然種群的傳粉生物學(xué)研究（圖1）。

1.2 性比和花部特征

在研究樣地中，設(shè)置10 個(gè)2 m × 2 m的樣方，用于統(tǒng)計(jì)水菜花雌、雄株性比。隨機(jī)選取待開放的雌、雄花苞各10 朵，每天9：00—21：00觀察并統(tǒng)計(jì)單花狀態(tài)及開花進(jìn)程。隨后，隨機(jī)選取完全開放的雌、雄花各20 朵，用游標(biāo)卡尺測(cè)定花瓣（長(zhǎng)和寬）長(zhǎng)度、性器官長(zhǎng)度、花梗長(zhǎng)度、蜜導(dǎo)半徑、花萼直徑等參數(shù)。

1.3 花粉活性和柱頭可授性的檢測(cè)

采用藍(lán)墨水染色法測(cè)定花粉活性（王偉偉等，2018）。將5 枚不同時(shí)期（花蕾期、開放期Ⅰ、開放期Ⅱ、開放期Ⅲ和凋謝期）的花藥放置在2 mL的離心管中，設(shè)置4 個(gè)重復(fù)，之后滴入1 μL濃度1%的藍(lán)墨水溶液，室溫下靜置10 min后用光學(xué)顯微鏡觀察。隨機(jī)選取5 個(gè)分離的視野，每個(gè)視野不少于30 ?；ǚ?，花粉被染成藍(lán)色表示花粉無活性（王偉偉等， 2018）。

采用聯(lián)苯胺-過氧化氫法對(duì)柱頭可授性進(jìn)行測(cè)定（Dafni & Maués， 1998）。詳細(xì)記錄柱頭上氣泡開始冒泡的時(shí)間和柱頭周圍的顏色變化，并根據(jù)柱頭先端產(chǎn)生氣泡數(shù)和染色深淺程度判定柱頭的活性大小。其中，藍(lán)色且產(chǎn)生大量氣泡的柱頭為有活性柱頭，氣泡較少或無氣泡的柱頭則為無活性柱頭（Dafni & Maués， 1998）。

1.4 訪花者行為觀察

參照龔燕兵和黃雙全（2007）的方法，選擇晴朗天氣觀測(cè)水菜花的訪花者。記錄不同訪花者的訪花時(shí)間、訪花頻率及種類等，并判斷水菜花的主要傳粉者。此外，為了更好地記錄訪花昆蟲的訪花過程和覓食行為，我們還利用4 臺(tái)全景4 K高清戶外攝影機(jī)（螢蟲S6運(yùn)動(dòng)相機(jī)）架設(shè)在樣地進(jìn)行拍攝記錄。

1.5 反射光譜分析

選取雌、雄花各5 朵的花瓣、蜜導(dǎo)、花藥、柱頭和葉片，使用便攜式光譜儀（賽曼S3000-UV-NIR）測(cè)定光譜反射率。同時(shí)將測(cè)得的光譜數(shù)據(jù)標(biāo)記到膜翅目蜂類昆蟲視覺顏色的六邊形模型中（Chittka et al.， 1992; Chittka & Kevan， 2005）。使用多元方差分析（MANOVA）檢測(cè)水菜花雌、雄花之間坐標(biāo)是否存在顯著性差異，以坐標(biāo)（x和y）為變量，用Pillais trace進(jìn)行F檢驗(yàn)。差異不顯著則表明昆蟲無法區(qū)分花色；反之，再使用t檢驗(yàn)，比較兩兩花色間的顏色距離是否在蜜蜂的顏色辨別閾值內(nèi)（Giurfa， 2004）。

1.6 花粉限制和無融合生殖的檢測(cè)

分別統(tǒng)計(jì)雌、雄花各10 朵的胚珠和花粉數(shù)量。在統(tǒng)計(jì)單花的花粉數(shù)量時(shí)，用解剖針小心將雄花花藥內(nèi)壁上的所有花粉顆粒充分剝離，并移入4 mL的50%乙酸溶液中，在光學(xué)顯微鏡下記錄來自4 μL混合液體的花粉顆粒，重復(fù)10 次。將每朵雌花的胚珠數(shù)量在光學(xué)顯微鏡下觀察并進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)。

為了檢測(cè)水菜花是否存在花粉限制和無融合生殖現(xiàn)象，我們對(duì)比了人工授粉和自然授粉的坐果率和結(jié)實(shí)率。本研究共設(shè)置3 個(gè)試驗(yàn)處理，每個(gè)處理重復(fù)10次。（1）直接套袋：對(duì)雌花不做任何處理，在花未開放前直接套袋；（2）人工授粉：在柱頭成熟時(shí)涂抹適量的花粉后并套袋；（3）自然授粉。待種子成熟后，采用自然授粉和人工授粉的結(jié)實(shí)率來計(jì)算花粉限制的強(qiáng)度（pollen limitation，PL），PL=（1-C/X） × 100，式中C和X分別代表在自然和人工授粉下每個(gè)果實(shí)的種子產(chǎn)量（Yang et al.， 2020）。當(dāng)PL等于0就意味著其不受到花粉限制，PL越趨近于0表示其受到的花粉限制越小；相反，當(dāng)PL越趨近于1則表示其受到的花粉限制越大（Larson & Barrett， 2000）。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用SPSS 26.0 for Windows軟件中的MANOVA以及one-way ANOVA進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用x[TX-1mm]±s表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 性比和花部特征

由表1可知，昌望溪水菜花自然種群內(nèi)，雌、雄個(gè)體的性比約為1∶2，雄性個(gè)體數(shù)量顯著高于雌性。水菜花雌、雄花在顏色和形狀上極為相似，但雌花的花瓣、性器官、蜜導(dǎo)、花萼和花梗都明顯大于雄花。

由圖2可知，水菜花單花開放過程可分為花蕾期、開放期Ⅰ、開放期Ⅱ、開放期Ⅲ和凋謝期5個(gè)過程。（1）花蕾期，雌、雄花瓣由萼片包裹，雌、雄蕊緩慢伸長(zhǎng)，均由淺綠色變?yōu)辄S色，花藥在花冠裂片內(nèi)便已開裂散粉；（2）開放期Ⅰ，雌、雄花蕾逐漸變大，花瓣主要以左旋、右旋或同時(shí)開裂，此時(shí)，花絲和柱頭顏色由黃色變深黃色，該階段花藥散粉達(dá)到高峰，花瓣內(nèi)側(cè)沾滿花粉；（3）開放期Ⅱ，雌、雄花瓣逐漸舒展開，花藥散粉變少；（4）開放期Ⅲ，雌、雄花瓣張開，花藥散粉結(jié)束，花絲顏色由深黃色變橘黃色；（5）凋謝期，雌花的花瓣凋謝，柱頭授粉成功后呈褐色，雄花花藥逐漸由橘黃色變銹黃色，花瓣衰敗。大約在1 個(gè)月后，蒴果便會(huì)自然開裂。

2.2 花粉活性和柱頭可授性的檢測(cè)

由圖3可知，水菜花花粉活性和柱頭可授性變化趨勢(shì)基本相同。花蕾期（花冠裂片剛要打開）花粉已具有較高的活性（93.4%），柱頭可授性也較高（80.2%）；花蕾期和開放期的花粉活性和柱頭可授性均保持在80%以上?；ò晖耆㈤_后，花粉活性和柱頭可授性開始下降；凋謝期花粉活性已降至7%，柱頭可授性僅為21%。

2.3 訪花者行為觀察

本研究觀測(cè)到膜翅目（Hymenoptera）和雙翅目（Diptera）的5 種昆蟲訪問水菜花（圖4），昆蟲訪花高峰期集中在上午10：00—11：00（圖5）。其中，膜翅目昆蟲為中華蜜蜂（Apis cerana）和淡脈隧蜂屬昆蟲（Lasioglossum sp.）；雙翅目昆蟲為黑帶食蚜蠅屬昆蟲（Episyrphus sp.）、蠅科昆蟲（Muscidae sp.）和麗蠅科昆蟲（Calliphoridae sp.）（圖4）。攜粉量最大的是中華蜜蜂和淡脈隧蜂屬昆蟲（圖4），并且它們?cè)L問雄花的頻率和時(shí)間均顯著高于雌花（P<0.001）（圖5，圖6），而其他昆蟲幾乎不或者很少攜帶花粉。

中華蜜蜂訪問雄花的頻率最高，約為訪問雌花頻率的3 倍，但其訪花時(shí)間僅為5～17 s（圖5，圖6）。淡脈隧蜂屬昆蟲訪花時(shí)間較長(zhǎng)，可達(dá)1～2 min，但其訪花頻率不及中華蜜蜂的1/3（圖5，圖6）。當(dāng)這兩種膜翅目昆蟲訪花時(shí)，常以蜜導(dǎo)部位或花藥為降落點(diǎn)，沿著蜜導(dǎo)方向爬行，其頭部、胸部和腹部會(huì)沾滿花粉（圖4）。因此，我們認(rèn)為中華蜜蜂是水菜花的主要傳粉者且傳粉效率較高，淡脈隧蜂屬昆蟲為潛在傳粉者。

2.4 反射光譜分析

水菜花反射光譜分析結(jié)果顯示，水菜花雌、雄花瓣顏色位點(diǎn)（Pillais軌跡=0.564，F(xiàn)=4.518，P=0.055）和蜜導(dǎo)顏色位點(diǎn)（Pillais軌跡=0.366，F(xiàn)=2.017，P=0.203）無明顯顏色差異（圖7，圖8）。然而，雌蕊和雄蕊存在顯著的顏色差異（0.54 vs 0.06，t=8.123，df=9，P < 0.001），而且水菜花雌蕊、雄蕊之間的花色距離明顯高于蜜蜂的辨別閾值，即水菜花的主要傳粉者中華蜜蜂可以區(qū)分水菜花的雌蕊和雄蕊。

2.5 花粉限制和無融合生殖的檢測(cè)

水菜花的花粉和胚珠數(shù)量分別為（119 223 ± 12 085.282）和（4 256±133.079）。水菜花坐果率和結(jié)實(shí)率在自然授粉下分別為95.29%和100%，在人工授粉下則為98.42%和100%；花粉限制（PL）值為0.15，說明水菜花野外種群存在較低花粉限制。直接套袋處理下，水菜花的坐果率和結(jié)實(shí)率均為0，表明其繁育系統(tǒng)不存在無融合生殖現(xiàn)象。

3 討論與結(jié)論

3.1 水菜花的繁育特征

水菜花雖屬于沉水植物，但傳粉過程須在水上完成，水下完成果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育。本研究中水菜花的主要傳粉者是中華蜜蜂，這與其同屬植物海菜花（Ottilia acuminata）的結(jié)果一致（Yang et al.， 2020）。不同的是，淡脈隧蜂屬昆蟲訪問水菜花的訪花時(shí)間較長(zhǎng)，但全身攜帶花粉，可能是水菜花潛在的主要傳粉者，而海菜花的則為蠅類（Yang et al.， 2020），這可能與當(dāng)?shù)氐膫鞣壅攮h(huán)境（pollinator environment）相關(guān)。

花粉是水菜花為訪花者提供的主要回報(bào)物。本研究中，雄花的花粉量大，中華蜜蜂訪問雄花的頻率高達(dá)每小時(shí)110 次。中華蜜蜂降落在雄花上后，就以頭部鉆入花冠筒中采集花粉，訪花時(shí)間為8～17 s，全身就能沾滿花粉。而雌花無花粉，中華蜜蜂訪問雌花的頻率相對(duì)較低，僅為訪問雄花頻率的1/3，并且在雌花成熟柱頭上停留時(shí)間較短，僅5 s左右便飛離。盡管如此，水菜花自然授粉的坐果率高達(dá)95%以上，說明中華蜜蜂傳粉效率高，較低的訪花頻率和時(shí)間就已經(jīng)能滿足水菜花雌花的繁殖需求。

自然界85%的單性花都有花大小二型性（Delph et al.， 1996），水菜花也具有花大小二型性現(xiàn)象，即同一植物的雌雄花在大小上有明顯的差異。不同的是，絕大多數(shù)溫帶動(dòng)物傳粉的雄花往往都有更大的花和更顯著的花展示（Bell， 1985; Delph et al.， 1996; Eckhart， 1999; Costich & Meagher， 2001），而生活在熱帶地區(qū)的水菜花恰恰相反，水菜花雌花的花瓣、性器官、蜜導(dǎo)、花萼和花梗都明顯大于雄花，這種現(xiàn)象在熱帶生態(tài)系統(tǒng)中也比較多見（Delph et al.， 1996; Humeau et al.， 2003）。這可能也與花數(shù)量有關(guān)，花展示的理論模型認(rèn)為花大小和花數(shù)量之間存在負(fù)相關(guān)（Harder & Barrett， 1996），水菜花雄花的數(shù)量遠(yuǎn)大于雌花，雄株一個(gè)佛焰苞內(nèi)便有雄花10～30 朵，而雌株佛焰苞內(nèi)僅1 朵雌花；并且雄株的數(shù)量也是雌性個(gè)體的2 倍，進(jìn)一步增加了雄花的數(shù)量。同時(shí)，花形成花序后對(duì)傳粉者的吸引顯然要大于單花，甚至也大于單花效應(yīng)的總和（Mulligan & Kevan， 1973）。再加上雌花沒有傳粉報(bào)酬，只能通過更大的花展示等方式來吸引傳粉者，以此在廣告效應(yīng)上趕上或者超過雄花（Renner & Feil， 1993）。

3.2 水菜花兩性模擬的欺騙性傳粉

水菜花的雌、雄花在顏色和形狀上極為相似，二者花瓣白色，花中央均有黃色蜜導(dǎo)，相同的結(jié)果也體現(xiàn)在蜂類的視覺上，僅雌蕊（花柱9～18 枚）和雄蕊（12 枚）的反射光譜存在一定的差異，這可能與雄蕊上存在大量花粉有關(guān)，花粉粒的存在導(dǎo)致光譜純度更高，最終使傳粉者可以區(qū)分雄蕊和雌蕊（Yang et al.， 2020）。由此可見，沒有傳粉報(bào)酬的雌花擬態(tài)有報(bào)酬（花粉）的雄花進(jìn)行兩性模擬（intersexual mimicry）的欺騙性傳粉，這與其同屬植物海菜花完全相同（Yang et al.， 2020），并且在欺騙傳粉中較為常見（Baker， 1976; Dafni， 1984）。

雄花不僅具有傳粉者報(bào)酬，并且花朵數(shù)量也遠(yuǎn)多于雌花，為此，傳粉者勢(shì)必會(huì)對(duì)雌花產(chǎn)生歧視，從而更傾向于訪問報(bào)酬更多的雄花（ gren et al.， 1986; Dukas， 1987; Vaughton & Ramsey， 1998）。本研究的反射光譜分析結(jié)果顯示，雌蕊和雄蕊存在明顯的顏色差異，說明蜜蜂也能夠從視覺上對(duì)兩者進(jìn)行區(qū)分。實(shí)際上，我們?cè)谝巴庥^察到的結(jié)果也正是如此，相比雌花，中華蜜蜂對(duì)雄花有明顯的訪花偏好，存在對(duì)雌花的訪花歧視，可能導(dǎo)致花粉限制（pollen limitation）。然而，本研究結(jié)果顯示，水菜花中并未出現(xiàn)明顯的花粉限制（PL=0.15），甚至還要低于224 種動(dòng)物媒介開花植物的平均花粉限制（PL=0.4）（Larson & Barrett， 2000），以及其同屬植物海菜花（PL=0.34）（Yang et al.， 2020）。綜上所述，我們認(rèn)為，盡管中華蜜蜂對(duì)雌花存在一定的訪花歧視，但傳粉結(jié)果非常成功，水菜花極高的自然結(jié)實(shí)率和坐果率也證實(shí)了該結(jié)果。

由于傳粉昆蟲的學(xué)習(xí)行為，欺騙性空花的訪問經(jīng)歷會(huì)使昆蟲避開那些沒有報(bào)酬的刺激，下一次避免造訪同一類型的花（Simonds & Plowright， 2004; 任宗昕等，2012）。但水菜花在昌旺溪形成壯觀的“花河”景觀，龐大的雄花數(shù)量吸引了大量訪花者，相比之下，出現(xiàn)頻率較低的無獎(jiǎng)勵(lì)雌花對(duì)傳粉者本身學(xué)習(xí)行為懲罰較小，甚至可以忽略（Schaefer & Ruxton， 2009; Yang et al.， 2020）。由此可見，雌花受到了負(fù)頻率依賴選擇（negative frequency-dependent selection）作用，當(dāng)樣地內(nèi)的水菜花雄花頻率升高后，雌花也獲得了更多的傳粉者造訪。這種選擇作用在蘭科植物中比較常見，如人為增加Dactylorhiza sambucina居群內(nèi)黃色表型比例后，稀有的紫花表型繁殖成功率也隨之上升，反之亦然，以此保證稀有表型在種群內(nèi)的穩(wěn)定（Gigord et al.， 2001），這可能也是自然種群中水菜花雄性比例偏高的關(guān)鍵原因之一。

性比和傳粉者數(shù)量可能是導(dǎo)致水菜花傳粉成功的關(guān)鍵原因（ster & Eriksson， 2007; Xia et al.， 2013; Yang et al.， 2020）。由于傳粉者對(duì)花辨別的準(zhǔn)確性并不是一個(gè)嚴(yán)格的要求，并且不同的傳粉者個(gè)體之間也會(huì)存在差異（Chittka et al.， 2003）。隨著傳粉者訪問雄花頻率的增加，傳粉者對(duì)雌花“錯(cuò)訪”頻率也隨之增加。雖然“模仿”或“欺騙”可以被傳粉者識(shí)別，但仍有部分傳粉者“意外”訪問雌花，并導(dǎo)致“錯(cuò)訪”低頻率的發(fā)生（Krishna & Somanathan， 2018; Yang et al.， 2020）；兼之，中華蜜蜂傳粉效率較高，低頻率的“錯(cuò)訪”就已經(jīng)能滿足雌花的繁殖需求。由此推斷，當(dāng)大量傳粉者訪問水菜花種群時(shí)，它們對(duì)雌花的訪問也會(huì)增加，可以抵消傳粉歧視可能引發(fā)的花粉限制。在這種情況下，不完全的兩性模擬欺騙傳粉是有效的。

綜上所述，維持水菜花這一瀕危植物的繁殖與更新，需要保證雌花傳粉者的傳粉效率和較高訪花頻率（Xia et al.， 2013），而這主要取決于種群的大小、性別比例和傳粉者的類型與數(shù)量。當(dāng)種群數(shù)量急劇萎縮時(shí)，水菜花可能會(huì)出現(xiàn)較高的傳粉限制，傳粉系統(tǒng)將更加脆弱，難以維持。因此，開展水菜花保育和人工種群恢復(fù)等工作時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注種群的規(guī)模，雌雄個(gè)體比例，以及當(dāng)?shù)氐膫鞣壅攮h(huán)境。

致謝 ?感謝海南濕地保護(hù)協(xié)會(huì)周緣老師、?？诋z榃濕地研究所盧剛老師以及海南大學(xué)許宇輝、王若賓同學(xué)對(duì)本論文野外工作給予的幫助，感謝海南大學(xué)任明迅教授和張哲博士對(duì)本論文的指導(dǎo)，以及各位審稿人提供的寶貴意見！

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（ 責(zé)任編輯 鄧斯麗 ）

收稿日期： ??2023-04-05

基金項(xiàng)目： ??海南省自然科學(xué)基金青年基金（321QN185）； 海南省自然科學(xué)基金高層次人才項(xiàng)目（422RC594）； 廣西科學(xué)院基本業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（CQZ-C-1901）； 廣西喀斯特植物保育與恢復(fù)生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金（22-035-26）。

第一作者： ?王鑾鳳（1997-），碩士研究生，研究方向?yàn)轱L(fēng)景園林植物與應(yīng)用，（E-mail）752074511@qq.com。

* 通信作者： ??譚珂，博士，研究方向?yàn)橹参镞m應(yīng)與演化、生物地理學(xué)和保護(hù)生物學(xué)，（E-mail）tanke@gxib.cn； 申益春，博士，研究方向?yàn)闈竦刂参锞坝^與多樣性保育，（E-mail）1279412884@qq.com。