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独花兰和扇脉杓兰的传粉生态学

孙海芹  
【摘要】:兰科植物精巧的花部结构及其独特的传粉机制为自然选择理论和异花受粉优势学说提供了强有力的证据。开展兰科植物的传粉生态学研究对进一步探讨植物进化中的一些关键问题(如生殖隔离、物种形成、适应和繁育系统进化等)具有重要意义。本文通过对独花兰(Changnienia amoena)和扇脉杓兰(Cypripedium japonicum) 两种兰科植物进行植物与传粉者之间关系、种内形态变异、花粉散布等方面的研究,探讨其适应进化方式、传粉系统的进化趋势,同时为开发适用的分子标记,在独花兰中初步摸索和探讨了微卫星标记的分离。主要研究结果如下: 1.濒危植物独花兰的传粉生态学 在神农架2个地点进行了连续2年的野外观测和实验。结果表明,独花兰是一种自交亲和、需要昆虫传粉的欺骗性植物。在2个地点独花兰的传粉者种类不同,在龙门河三条熊蜂(Bombus (Diversobombus) trifasciatus)是主要传粉者,在关门山仿熊蜂(B. (Tricornibombus) imitator)是唯一的传粉者。尽管它们出现的丰度和觅食行为不同,但其传粉行为和携粉部位非常相同,因此,可以看作是一个功能群(functional group)。从种群水平上看,开花个体的分布式样不是显著的偏斜曲线图,传粉者的有效访问主要集中在开花的前、中期。由于没有花蜜,传粉者在花内停留的时间很短,花粉块输出和传粉发生在熊蜂劳而无获的访问、退出花时。自然条件下,独花兰的结实率很低,只有6%-12%,并呈现明显的年份和地点变化。传粉者限制是结实率低的主要原因。与同亚族近缘种布袋兰相比,分布于中国中部的独花兰受冰期的影响很小,其传粉环境相对稳定,在进化历史中,形成了一种稳定的传粉系统。本研究结果纠正了前人对独花兰繁殖方式的错误认识,并为其保护策略的制订提供了重要资料。 2.独花兰种群大小、传粉者访问和花粉流 为了检验独花兰种群大小、空间格局与传粉者访问之间的关系,连续2年对10个独花兰种群的花粉块输出和输入进行了统计分析,同时对花粉块进行标记研究其散布式样。结果显示,花粉块输出比例与种群大小之间关系在2003年呈显著负相关,但在2004年这种负相关关系不显著。尽管独花兰的空间分布格局在不同种群不同,但传粉者的访问除了在有蜂巢的种群为聚集式访问外,其余种群内均为随机访问式


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