不同天氣條件下授粉蜂類驅動的紫花苜蓿花粉空氣傳播

摘要：紫花苜蓿（Medicago sativa L.）品種間的花粉漂移，對苜蓿的制種具有重要影響；且其潛在的生態、進化學效應引起學者擔憂。本試驗利用Rotorod花粉收集器探究不同天氣條件下不同蜂類驅動的苜蓿花粉釋放和擴散規律。結果表明：不論意大利蜜蜂或熊蜂，它們引起的花粉釋放模式為隨日時間變化花粉濃度先增后減，即從8：00（約30 pollens·m-3·h-1）到13：00（約1100 pollens·m-3·h-1）濃度逐漸增加（13：00達到峰值），之后降低；苜蓿花粉擴散隨距離增加濃度減小且濃度大小具有方向性傾向。本試驗條件下，苜蓿花粉最大擴散距離為18 m。相較于意蜂，熊蜂更能適應不同天氣條件，尤其是高氣壓、強風天氣。本研究結果有助于加深對苜蓿花粉介導的基因漂移的認識，為制定限制花粉漂移策略及科學利用蜂類授粉提供參考。

關鍵詞：紫花苜蓿；花粉擴散；空氣動力學；意大利蜜蜂；熊蜂

中圖分類號：S541.9""" 文獻標識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）12-3680-08

Pollen Release and Dispersal Patterns of Alfalfa （Medicago sativa L.） Driven

by Pollinating Bee under Different Weather Conditions

CHEN Min， WU Hui-Zhen， MIN Xue-yang， YAN Xue-bing， ZHANG Chuan-Jie*

（Department of Grassland Science， College of Animal Science and Technology， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu Province 225009， China）

Abstract：Pollen flow between alfalfa （Medicago sativa L.） cultivars has raised great concerns due to its potential impacts on alfalfa seed production and ecological and evolutionary effects. This study was conducted to explore the pollen release and dispersal patterns of alfalfa that was driven by pollinating bees under different weather conditions （buoyant turbulent or pressure-driven nonturbulent conditions） using the Rotorod pollen collector. The results showed that regardless of honeybee （Apis mellifera L.） or bumblebee （Bombus terrestris L.），the pollen release pattern of alfalfa driven by pollinating bees initially increased from the morning at 8：00 （about 30 pollens·m-3·h-1） to the noon at 13：00 （about 1100 pollens·m-3·h-1） （reaching the peak at 13：00），and decreased subsequently. The concentration of alfalfa pollen dispersed from the pollen source decreased with increasing the distance from the pollen source edge. The directional effect on pollen concentration out of the pollen source was showed. Under the present experimental conditions，the potential distance of pollen dispersal from pollen source was 18 m. Additionally，compared to honeybees，bumblebees are better adapted to the different weather conditions，especially the pressure-driven nonturbulent conditions. In summary，the results in this study would be helpful for better understanding the pollen-mediated pollen flow，developing strategies to limit the pollen flow，and thus providing the valuable reference for proper using of different pollinating bees in alfalfa.

Key words：Alfalfa;Pollen dispersal;Aerodynamics;Italian bee;Bumblebee

收稿日期：2024-05-20；修回日期：2024-06-24

基金項目：揚州大學研究生科研與實踐創新計劃資助項目（KYCX23_3615）；國家自然科學基金面上（32171670）資助

作者簡介：

陳敏（2000-），女，漢族，安徽廬江人，碩士研究生，主要從事牧草種質評價與遺傳育種研究，E-mail：cmxzpaxl@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：chuanjiezhang@yzu.edu.cn

紫花苜蓿（Medicago sativa L.），多年生豆科牧草，因其營養價值高、環境適應性強等被用作世界范圍內最優良的優質牧草之一［1］。盡管我國苜蓿種植面積大約占全球種植面積六分之一，然而隨著養殖業對苜蓿需求的逐年增加，國產苜蓿在數量、質量上均無法滿足畜牧生產的消費需要，因此進口量逐年增加［2-3］。利用基因工程手段對現有苜蓿進行分子水平改良，使其具有更優異的基因和農藝性狀，對推動畜牧業高質量、可持續發展具有重要意義。近年來，我國在轉基因苜蓿品種研發方面也取得了一系列成就，如苜蓿遺傳轉化體系的優化、改良苜蓿環境抗逆性，開發抗病、蟲、除草劑及改善營養組分（低木質素含量）等品種［4-7］。然而，轉基因植物可能通過基因漂移引發一系列生態風險，對轉基因植物釋放需要非常謹慎，所以，在其釋放前必須對其進行全面的評價［8］。系統評估轉基因苜蓿環境生物安全，包括苜蓿花粉漂移、擴散規律，轉基因苜蓿與非轉基因或近緣種雜交潛力等，是轉基因苜蓿環境釋放的先決條件。苜蓿屬于蟲媒、異花授粉植物［9-10］。苜蓿的花器結構不同于其他蟲媒授粉植物（如油菜）。苜蓿的花朵需要依靠傳粉蜂類的“絆花”（tripping mechanism）才得以使其雌雄合蕊柱從龍骨瓣脫離，釋放花粉并沾到蜜蜂身上，通過昆蟲在不同花朵間的訪花，完成授粉實現種子繁育［11-12］。苜蓿這種特殊的花器結構和主要依靠蜜蜂傳粉的方式，決定了蟲媒（主要是蜜蜂）在介導苜蓿花粉漂移的重大作用［13］。

目前，我國學者主要對苜蓿開花習性、傳粉現象及蜂類授粉對苜蓿種子增產效果方面進行研究［14］，而對苜蓿花粉漂移與擴散及影響花粉擴散的環境、氣候因素等研究較少。蜜蜂屬和熊蜂屬蜂類是苜蓿花期最廣泛、有效的授粉蜂類［15-17］。研究表明，上述兩種蜂類由于授粉行為差異而產生不同的授粉效率［16］。本研究的假說是：不同蜂類授粉效率的差異在一定程度上會引起苜蓿花粉逐時、逐日及花粉云強度的不同；而且由于蜂類的授粉活動受不同天氣條件（如，風向、風速等）影響［18-19］，氣候條件會通過影響授粉蜂類活動而間接影響苜蓿花粉云的形成及擴散等過程。因此，本試驗利用Rotorod自旋式花粉收集儀對不同蜂類驅動下紫花苜蓿花粉進行收集，并對其逐時、逐日釋放模式進行比較；探究不同天氣條件下（湍流天氣或非湍流天氣），氣候因素對授粉蜂類授粉行為及苜蓿花粉漂移、擴散的影響；并比較在上述試驗條件下，不同授粉蜂類驅動苜蓿花粉漂移和擴散規律。本研究有助于提高對苜蓿花粉流介導的基因漂移的認識，并為苜蓿育種中如何限制苜蓿品種間花粉漂移、保持純合苜蓿種質，及制定保護當地苜蓿野生種質資源提供數據參考。該試驗結果也可為轉基因苜蓿環境生態風險評估提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 試驗地點、材料和授粉蜂類

整個大田試驗在江蘇省揚州市揚州大學揚子津校區草業科學研究基地進行。試驗田經緯度為32°20′N，119°23′E，平均海拔10 m。該試驗區域屬于亞熱帶濕潤氣候，每年6月中旬至7月底為梅雨季節。過去30年（1981—2010）氣象數據顯示：該地區年平均氣溫和降雨量分別為15.7℃和 1043 mm。試驗田土質為沙壤土，試驗期間土壤平均pH值約為5.8～6.1，土壤有機質平均含量為14.8 g·kg- 1。本試驗中用于花粉供體苜蓿材料為大田定植的一年齡‘淮陰’紫花苜蓿。在該試驗區域，‘淮陰’紫花苜蓿整個花期大約1.5月（始花期為4月中旬；末花期為5月底），盛花期大約2周（4月底到5月中旬）。由于紫花苜蓿花粉釋放需要授粉蜂類的“絆花”協助，因此，本試驗采用意大利蜜蜂（Apis mellifera L.）和熊蜂（Bombus terrestris L.）作為‘淮陰’紫花苜蓿的授粉蜂類，并以此比較其對紫花苜蓿花粉釋放及擴散的影響。

1.2" 試驗設計與數據采集

1.2.1" 大田花粉收集試驗布局" ‘淮陰’紫花苜蓿花粉收集試驗在上述試驗田2個獨立的直徑為10 m的盛花期圓形苜蓿區塊進行（圖1）。采用試驗者先前構建的Rotorod花粉收集器進行花粉收集（詳見下面敘述）。兩個苜蓿區塊間隔距離大約50 m。區塊內苜蓿行、株距約為0.3 m。苜蓿始花期前，將上述兩個圓形苜蓿區塊用白色的防蟲網（網眼大小=2 mm）罩住，以防止其他昆蟲進入該區域內。盛花期前，將意大利蜜蜂或熊蜂各一箱放入上述兩個罩網的苜蓿區塊中。依據苜蓿授粉農藝經驗，引入的意大利蜜蜂蜂群總數量約為10 000只，其中工蜂（worker bees）數量約為總數量的1/5～1/4（2000～2500只）；引入的熊蜂蜂群中，工蜂數量約為100～150只（常州尚蜂生物科技有限公司，常州，江蘇省）。引入蜜蜂2天后（蜜蜂對所處環境熟悉后），開始進行花粉收集。Rotorod花粉收集器高度大約0.5 m （與苜蓿高度基本相當）。其構成如圖1左側圖所示：該收集器由直流電池驅動馬達帶動收集棒（rod）在空氣中以恒定速度旋轉。花粉收集前，在收集棒迎風面均勻涂抹動物脂肪，在花粉收集過程中，旋轉的收集棒會捕捉懸浮在空氣中的苜蓿花粉。各花粉收集點如圖1中十字形圖標（代表Rotorod花粉收集器所處位置）所示：苜蓿花粉源內共有9個花粉收集點（源中心一個，沿四個主方向距源中心5 m和10 m各一個），該9個收集點用于揭示苜蓿花粉逐時、逐日釋放模式與規律；源外沿四個主方向距花粉源邊緣1～36 m各6個收集點（圖中未畫出），該收集點用于揭示苜蓿花粉向花粉源外的擴散距離。

（=10 m） driven by honeybees or bumblebees using Rotorod pollen collector during the peak of anthesis in 2019—2020

1.2.2" 苜蓿花粉源內、外花粉收集及花粉定量" 苜蓿花粉源內、外收集在1.2.1試驗條件下，分別于2019和2020年‘淮陰’紫花苜蓿盛花期間進行。在花粉收集過程中，依據氣象預報及收集花粉當天氣象條件（如風向、風速等），我們區分與定義兩種不同花粉收集天氣條件：湍流天氣和非湍流天氣。湍流天氣代表有浮力湍流的輕風天氣條件，具體包括：2019年5月1、5月3日和5月9日，以及2020年5月3日、5月6日和5月16日。非湍流天氣代表受氣壓影響的強風天氣條件，具體包括：2019年4月28日和5月5日，以及2020年4月29日、5月4日、5月7日和5月8日。上述收集日期的風向和風速信息見表1。花粉收集在上述收集日每天上午8點至下午5點間進行。花粉收集棒每小時更換一次并保管于防塵盒內待后續試驗室花粉定量。花粉定量之前，為排除收集棒上的灰塵干擾物，利用1%醋酸洋紅對苜蓿花粉進行染色，然后再進行顯微鏡定量。定量過程中，選擇收集棒上任意面積區域作為花粉定量區域，得到10個視野的花粉平均值，然后依據下列公式（1）對該收集棒所處的花粉位點濃度（pollen·m-3·h-1）進行計算：

Nx=N10——×SrodSt×Vair（1）

該公式中，Nx代表收集棒所處任意位置的花粉濃度；N10——代表10個視野的平均花粉數量；St和Srod分別代表所選10個視野的平均檢測面積和整個收集棒的面積；Vair代表在單位時間該收集棒所排開的空氣體積，其值約為0.65 m-3·h-1。據此，對所有花粉收集棒進行定量并做進一步分析。試驗中的氣象數據，包括風速、風向、溫度、濕度等由揚州市氣象局提供。

1.3" 數據分析

數據分析前，依據公式（1）將所有得到的花粉數量進行轉化。轉化后的數據均符合Shapiro-Wilk正態殘差分析檢測和Leven方差齊性檢測。為揭示意大利蜜蜂或熊蜂驅動苜蓿在不同天氣條件下的散粉動態，將2年內所有在非湍流天氣或湍流天氣從上午8點到下午5點單位時間得到的花粉濃度值進行平均，以顯示不同授粉蜂種對苜蓿逐時、逐日散粉的影響。對于源外花粉的擴散與漂移，我們利用苜蓿花粉峰值時段（11：00—13：00）數據評估當前試驗條件下苜蓿花粉向源外不同距離和方向的最大潛在擴散。通過計算得到峰值花粉在四個主方向距離花粉邊緣不同距離的花粉濃度（2年平均值），并對四個主方向距離花粉邊緣相同的花粉濃度均值進行比較（Fish’s LSD，P ≤ 0.05）。對于苜蓿花粉源內花粉逐時、逐日釋放模式，以箱式圖配以均值進行展示；源外花粉擴散濃度及擴散距離以均值配以比較顯著性進行展示。所有數據均為連續兩年花粉收集的平均值。采用R 3.2.4進行數據分析。

2" 結果與分析

2.1" 試驗期間氣象情況

整個花粉收集試驗于2019—2020年苜蓿盛花期間（4月和5月）進行。該試驗時期，4月份在兩年中的平均溫度分別為16.2℃（2019年）和14.9℃（2020年），其與30年（1981—2010）的平均溫度值基本相當（15.2℃）。2019和2020年5月份平均溫度分別為21.8和22.7℃，其與30年平均值（20.9℃）也基本相似。對于月平均累積降雨而言，2個年份中4月平均降雨量分別為41.5和4.4 mm，比30年均值稍低（70.3 mm）。兩年中5月份平均降雨量（31.4和52.9 mm）比30年均值（82.3 mm）也稍低。總體而言，該試驗期間氣象條件穩定，沒有極端天氣，如暴雨、干旱等出現。該試驗期間的氣象條件有利于苜蓿的生長、開花及授粉蜂類的授粉活動等。花粉收集期間平均風速、風向及大氣濕度數據如表1所示。如前述，2019年5月1、5月3日和5月9日，以及2020年5月3日、5月6日和5月16日代表湍流天氣。這些日期的平均風速約0.5～1.6 m·s-1。相比較而言，非湍流天氣，包括2019年4月28日和5月5日，以及2020年4月29日、5月4日、5月7日和5月8日，因受氣壓影響其風速均高于2.5 m·s-1（表1）。

2.2" 不同授粉蜂類驅動下苜蓿花粉在不同天氣條件下花粉釋放比較

圖2呈現了湍流與非湍流天氣條件下，在意大利蜜蜂或熊蜂驅動下‘淮陰’紫花苜蓿花粉逐時、逐日散粉動態。由圖可知，意大利蜜蜂或熊蜂在上述兩種不同天氣條件下所引起的苜蓿花粉散粉量總趨勢為隨時間變化，花粉濃度先升高后降低。以熊蜂為例，在非湍流天氣條件下早上8：00—9：00期間，空氣中苜蓿花粉濃度為36 pollens·m-3·h-1。而9：00—10：00期間，花粉濃度上升至315 pollens·m-3·h-1。11：00—13：00期間，苜蓿花粉濃度達到峰值約為1100 pollens·m-3·h-1。而后，隨時間增加，14：00—15：00空氣中花粉濃度降至340 pollens·m-3·h-1左右，到17點，空氣中基本檢測不到苜蓿花粉（8 pollens·m-3·h-1）。意大利蜜蜂驅動的苜蓿花粉逐時、逐日釋放量也呈現相同變化趨勢（圖2）。

在湍流天氣條件下，對于相同的蜂種，雖然其驅動形成的苜蓿花粉云濃度有差異，但是苜蓿的逐時、逐日散粉動態與其在非湍流天氣條件下呈現的趨勢基本一致。以意大利蜜蜂引起的苜蓿花粉變化為例，上午8：00—9：00期間，湍流天氣條件下顯示空氣中苜蓿花粉濃度為36 pollens·m-3·h-1，而此時非湍流天氣條件下苜蓿花粉濃度為26 pollens·m-3·h-1；隨時間增加，在上述兩種天氣條件下空氣中苜蓿花粉濃度均上升，并且在11：00—13：00期間達到峰值（湍流條件約為1000 pollens·m-3·h-1；非湍流條件約為850 pollens·m-3·h-1）；而后，花粉濃度均降低至最低水平。

相較于意大利蜜蜂，無論在湍流或非湍流天氣條件下，熊蜂均引起了較高的苜蓿逐時、逐日散粉量。如圖2所示，以非湍流天氣條件下熊蜂或意大利蜜蜂驅動苜蓿散粉為例，雖然兩種蜂類在8：00—9：00所驅動形成的苜蓿花粉濃度差別不大，然而隨時間增加，熊蜂引起了較高的苜蓿花粉濃度。在11：00—13：00期間，熊蜂所引起的苜蓿花粉濃度最高至1200 pollens·m-3·h-1（均值約為1140 pollens·m-3·h-1），而此時段，意大利蜜蜂引起的花粉濃度顯著低于熊蜂，僅為860 pollens·m-3·h-1。雖然二者所引起花粉濃度隨時間增加而降低，在13：00—15：00期間，相較于意大利蜜蜂，熊蜂仍然引起較高的苜蓿花粉濃度（熊蜂約為500 pollens·m-3·h-1；意大利蜜蜂約為370 pollens·m-3·h-1）。湍流條件下熊蜂或意大利蜜蜂引起苜蓿逐時、逐日散粉量與規律和湍流條件下變化趨勢相似。

通過比較熊蜂和意大利蜜蜂在不同天氣條件下引起的苜蓿花粉濃度可以看出：熊蜂相較于意大利蜜蜂，更能適應不同的天氣條件。如圖2所示，對于熊蜂而言，在非湍流天氣條件下早上9：00—10：00，熊蜂所引起的苜蓿濃度大約為315 pollens·m-3·h-1，其稍低于在湍流天氣條件下相同時段測得的苜蓿濃度（370 pollens·m-3·h-1）；10：00—11：00時段熊蜂在湍流天氣條件下引起的苜蓿花粉濃度（801 pollens·m-3·h-1）與其在非湍流天氣條件下引起的花粉濃度（798 pollens·m-3·h-1）基本相當；自此至13：00空氣中苜蓿花粉濃度達到峰值時段，雖苜蓿花粉在上述兩種天氣條件下有差異，但其濃度均值差異較小（非湍流天氣為1140 pollens·m-3·h-1；湍流天氣為1168 pollens·m-3·h-1）。苜蓿花粉濃度在兩種不同天氣條件的較小差異表明熊蜂對湍流天氣條件的較高適應性。反觀意大利蜜蜂，雖然早期8：00—10：00時段，其引起的花粉濃度在上述兩種天氣條件下相差不大，而在苜蓿花粉濃度達到峰值時段，其在湍流天氣條件下引起的苜蓿花粉濃度（1000 pollens·m-3·h-1）明顯高于非湍流天氣條件（860 pollens·m-3·h-1）。非湍流天氣條件下較低的苜蓿花粉濃度說明該天氣條件對意大利蜜蜂授粉活動的較大影響。

2.3" 苜蓿花粉擴散模式與規律

苜蓿花粉在不同天氣條件下花粉擴散模式與規律為：苜蓿花粉濃度在源外隨距花粉源邊距的增加而減小，且在源外四個主方向的相同距離其濃度大小與方向相關（圖3）。以非湍流天氣條件下熊蜂引起的苜蓿花粉擴散為例，雖然熊蜂在此天氣條件下能在花粉源內引起1000 pollens·m-3·h-1左右的花粉濃度（圖2），但在距花粉源邊緣1 m處花粉濃度約為203～388 pollens·m-3·h-1（四個方向的濃度范圍），隨距離增加在3 m處花粉濃度繼續降至108～171 pollens·m-3·h-1，9 m處32～73 pollens·m-3·h-1，到18 m處花粉濃度在四個方向均低于25 pollens·m-3·h-1，而當距離超過18 m時沒有檢測到任何苜蓿花粉（圖3A）。該擴散模式與熊蜂在湍流天氣條件下驅動形成的苜蓿花粉擴散相似（圖3B）。對于意大利蜜蜂而言，雖然其在源外相同距離引起的苜蓿花粉濃度與熊蜂有差異，其花粉從源內向源外擴散模式，不論在非湍流或湍流天氣條件下其與熊蜂引起的花粉擴散相似，即隨與花粉源邊緣距離增加其花粉濃度逐漸降低（圖3C和3D）。

此外，苜蓿花粉在距花粉源邊緣不同距離上的花粉濃度表現出一定方向性，即在距離苜蓿花粉源邊緣相同距離的北方位花粉濃度高于其他方向。該現象在熊蜂引起的源外花粉擴散尤為明顯。如圖3B所示，在距離花粉源邊緣1 m的北方位苜蓿花粉濃度最大約423 pollens·m-3·h-1，明顯高于相同距離的南方位（187 pollens·m-3·h-1）、西方位（323 pollens·m-3·h-1）和東方位（212 pollens·m-3·h-1）；在3 m處北方位的苜蓿花粉濃度（221 pollens·m-3·h-1）仍然高于其他三個方位（南方位為96 pollens·m-3·h-1；西方位為192 pollens·m-3·h-1；東方位為85 pollens·m-3·h-1）；在北方位其他位置（9 m和18 m），苜蓿花粉濃度仍然較高。對意大利蜜蜂而言，除了其在非湍流（圖3C）或湍流（圖3D）天氣條件下距花粉源邊緣9 m處北方位花粉濃度低于西方位，其他位置北方位的花粉源濃度均高于其他三個方位。

3" 討論

由于苜蓿特殊的花器結構及需要授粉昆蟲“絆花”的特性決定了授粉蜂類在驅動與形成苜蓿花粉云密度的重要作用［14，20］。本研究中，意大利蜜蜂和熊蜂均能驅動形成一定強度的苜蓿花粉云，盡管二者引起的苜蓿花粉濃度有差異，但其濃度隨日時間變化均呈現先增后減的規律（圖2）。該濃度趨勢變化規律與上述二種蜂類的活躍程度息息相關［21-22］。如前所述，蜜蜂對苜蓿的“絆花”是其釋放花粉的先決條件。不管意大利蜜蜂或熊蜂，其授粉活躍程度均隨日時間而變化，即：自早晨開始進行授粉活動，之后至中午時分其授粉活躍程度逐漸增加，而后直至下午時分其活躍程度不斷減小。授粉蜂類對植物的授粉特點暗示了一天中參與授粉蜂類的活躍程度和數量隨日變化先增后減的趨勢，最終導致了苜蓿在一天中釋放花粉呈現先增后減的趨勢。利用該特性，尤其是轉基因苜蓿栽培生產過程中，通過人工干擾或減少授粉蜂類進入苜蓿田的數量（如設立緩沖區、其他吸引蜜蜂的蜜源植物等），進而減少轉基因苜蓿花粉釋放與擴散。另外，需要指出的是，雖然苜蓿的散粉特性與油菜、水稻等其他開花植物相似［23-24］，但苜蓿散粉被授粉蜂類驅動的特點使其散粉量、散粉強度及后續的花粉擴散與其他植物有明顯差異。我們可以推斷在授粉蜂類數量和苜蓿花粉源面積增加的情況下，苜蓿散粉雖然會遵循本研究揭示先增后減的規律，但其在相同時段在空氣中形成的花粉濃度一定會有所差異，而這也勢必會影響苜蓿花粉向源外的擴散程度與距離。

本試驗數據還顯示意大利蜜蜂和熊蜂對不同天氣條件適應能力的差異。相較于意大利蜜蜂，熊蜂在湍流天氣或非湍流天氣條件下引起的苜蓿花粉濃度變化較小，這表明了熊蜂在授粉過程中較強的環境適應能力。如試驗結果所示，熊蜂更能適應較為惡劣的非湍流天氣，即高氣壓強風為主的天氣。在該天氣條件下，熊蜂依然能夠專注于訪花與授粉，并驅動形成與湍流天氣條件下相似的苜蓿花粉濃度。與之相比，意大利蜜蜂在此天氣條件下，其驅動形成的苜蓿花粉濃度遠小于湍流天氣（輕風、溫和的天氣狀況）。先前研究報道了熊蜂具有較高的授粉效率及環境適應能力［25-26］。本研究雖沒有對兩種蜂類的“絆花效率”（即蜂類單位時間內打開苜蓿花朵，釋放其性器的數量）進行調查，但推測“絆花效率”的差異對二者驅動形成的苜蓿花粉濃度有直接影響。郭媛等［27］發現地熊蜂與意大利蜜蜂相比，擁有較高的訪花頻率和較短的單花訪問時間，這可能使地熊蜂較高的“絆花效率”，因而驅動形成空氣中較高的苜蓿花粉濃度。這就解釋了本試驗中盡管只有較少的熊蜂存在，但其驅動形成的苜蓿花粉濃度高于數量居多的意大利蜜蜂所形成的花粉濃度。

與其他植物，如水稻、玉米花粉擴散模式相似［28-30］，苜蓿向源外擴散的花粉濃度與擴散距離成反比，即距離花粉邊緣越近花粉濃度越高，反之亦然。在現有試驗條件下，苜蓿源外花粉擴散最大距離為18 m。我們還發現在距離苜蓿花粉源邊緣相同位置的北方位苜蓿花粉濃度值通常高于其他三個方位（圖3）。推測這主要與試驗期間該地區主要盛行東南-東到東南（southeast-east to southeast）風向相關（表1）。盛行風向被定義為在本地區試驗期間出現頻率最高的風向。在該風向助推下，上述兩種蜂類驅動形成的苜蓿花粉云更多向北或西北方向移動，于是導致了上述兩個方位的苜蓿花粉濃度大于東和南方位花粉濃度。通過上面的討論，我們可以推測如果引入較多的授粉蜂類或增加苜蓿花朵數量（即種植面積），苜蓿花粉向源外的擴散距離將會增加。所以，進一步探索授粉蜂類的數量變化以及苜蓿種植面積大小對苜蓿花粉云強度的形成及影響將加強對苜蓿花粉生物學的認識。另外，需要指出的是，我們通過試驗能夠定量測定苜蓿花粉源在空氣中形成苜蓿花粉云強度。然而，該花粉數量能否對其他接受花粉的苜蓿產生影響，以及這些苜蓿成功授粉所需要的花粉閾值濃度是多少，這些問題需要進一步研究與探索。

由苜蓿花粉漂移引起的種內和種間雜交給苜蓿的制種及培育造成了很大影響；轉基因苜蓿的推廣種植過程，特異性基因（如抗草甘膦、耐干旱）向傳統非轉基因苜蓿的基因漂移/滲入不可避免。通過對苜蓿花粉釋放動態、花粉擴散規律及影響苜蓿花粉云強度形成機制的研究對于限制或減緩苜蓿種內、間花粉擴散、評估轉基因苜蓿生態安全及制定規范轉基因苜蓿種植法律法規具有重要參考價值。

4 "結論

本試驗結果表明，不論是意大利蜜蜂或熊蜂，在不同天氣條件下，由授粉蜂類驅動形成的苜蓿花粉釋放模式均為隨日時間變化花粉濃度先增后減；且花粉源外擴散濃度與距花粉源邊緣距離成反比。熊蜂相較于意大利蜜蜂，表現出更能適應不同天氣變化的能力。需要說明的是，在本試驗條件下（較小的花粉源面積和授粉蜜蜂數量），苜蓿花粉向源外的最大傳播距離為距花粉源邊緣18 m。可以推測，隨著花粉源面積的擴大以及授粉蜂類數量的增加，形成的花粉濃度及花粉向源外擴散的距離也會隨之增加。所以，將來的研究將探究影響苜蓿花粉云強度的形成因素及評估花粉濃度對受體苜蓿雜交潛力的影響。另外，除了研究風媒介導的苜蓿花粉漂移外，授粉蜂類作為花粉攜帶者和傳輸體同樣可以引起基因漂移，所以研究授粉蜂類授粉行為及其關聯的花粉漂移也會加深對苜蓿傳粉生物學的理解。

參考文獻

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（責任編輯" 閔芝智）