《Current Biology》发表黄双全课题组“植物保护花粉的新策略”

来源:科学网 www.sciencenet.cn作者:任芳言发稿时间:2019-04-28浏览次数:

国际生物学综合性期刊《当代生物学》4月22日刊发了我校生命科学学院进化与生态学研究所黄双全教授及其研究生在传粉生态学研究的一项重要进展:Wang X-Y, Tang J, Wu T, Wu D, Huang S-Q. 2019. Bumblebee rejection of toxic pollen facilitates pollen transfer. Current Biology, 29(8): 1401-1406. 他们发现川续断属植物提供可口的花蜜吸引熊蜂传粉者,而有苦味的花粉防御花粉被熊蜂采集。含有川续断皂苷的花粉被动粘附在熊蜂虫体上,花粉不被熊蜂梳理“打包”带回蜂巢,而被有效地传递到处于“雌性期”花的柱头上,促进了异花传粉。团队开展的一系列实验表明,熊蜂帮助传递花粉而不消耗花粉,这是首次证实了植物中存在保护花粉的化学防御策略。

近年来,黄双全教授团队依托华中师范大学香格里拉野外生物学研究站,在国家自然科学基金重点项目等的资助下,坚持在我国西南山区开展了植物与传粉者互作的研究。他们注意到夏季当地的熊蜂频繁访问草本植物川续断属植物(包括川续断Dipsacus asper和大头续断D. chinensis两个种)的头状花序,熊蜂采集花蜜但很少收集川续断属植物的花粉(如彩图显示)。这项传粉生态学研究在Current Biology发表后,中文《科学网》以“中国科学家发现花朵传粉的小心机”(http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/425099.shtm)进行了报道,国家自然科学基金委科学基金通讯第45期进行了转载。《中国科学报》在发现进展栏目中以“华中师范大学揭露花朵传粉‘小心机’”进行了报道。

Current Biology是Cell出版社(美国)旗下1991年创办的综合性、有广泛影响的杂志,为双周刊。发表生物学所有领域的成果,包括从微观的分子生物学到宏观的进化研究,5年平均影响因子在10左右。


http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/425099.shtm


中国科学家发现花朵传粉“小心机”

浑身沾满花粉却不收集的熊蜂,引起了研究者注意。(黄双全供图)

自然界中,许多开花植物要依靠蜂类传粉。静静等待蜂类靠近的花朵看似被动,其实也有自己的“小心机”。华中师范大学生命科学学院教授黄双全课题组发现,植物会采取化学防御策略,促使蜂类帮助传递花粉但不消耗花粉。相关研究4月11日发表于《当代生物学》。

黄双全课题组以熊蜂为研究对象,发现其在采集花粉和花蜜时的异常行为:在川续断和大头续断两种植物的头状花序上觅食时,熊蜂只顾吸食花蜜,浑身沾满花粉却不收集。

“蜂的生长发育需要富含多种蛋白质的花粉。一般情况下,熊蜂不仅会采集花蜜,还会用前后足把身上的花粉‘打包带走’,运回蜂巢。”黄双全告诉《中国科学报》。

通过化学成分检测,课题组的研究人员找到了熊蜂异常行为的原因:两种川续断属植物的花粉中含有名为川续断皂苷Ⅵ的有毒物质,不仅带有苦味,还会影响蜂类幼虫的正常发育。

为了进一步确定川续断皂苷Ⅵ对熊蜂采蜜行为的影响,研究人员在花蜜中添加不同浓度的皂苷,观察熊蜂的行为。他们发现,熊蜂会随机飞向皂苷浓度不同的花序,但在接触到花蜜后,一旦发现皂苷浓度较高就会很快飞走,如果皂苷浓度较低,则会继续采集花蜜。这说明熊蜂无法凭借气味辨别皂苷,在接触到花粉后才会做出反应。调查还发现,不同种类的熊蜂对花粉中皂苷毒性的耐受力不同。

十分依赖蜂类传粉的花朵为何会产生有毒的花粉?黄双全指出,花朵提供花粉和花蜜,蜂类帮助传粉,双方的互惠关系为常人所熟知,但二者间也存在竞争关系。“熊蜂会收集无毒的花粉喂养幼虫,但若花粉过多地被蜂类采集,植物的受精结实就可能出现花粉不足的问题。”

不过,花粉有毒并不意味着熊蜂与花朵间的合作破裂。虽然花粉不讨喜,但川续断仍会提供可口的花蜜吸引传粉者。熊蜂若不收集身上的花粉,飞往其他花朵上时,这些花粉就很容易落到花的柱头上,从而促进了植物的异花传粉。

这项传粉生态学研究首次证实了植物中存在保护花粉的化学防御策略。


相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.03.023

(编辑:池煜瑶)