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红姜花(姜科)同步大量开花的适应意义
生物多样性
2012, 20 (3):
376-385.
DOI: 10.3724/SP.J.1003.2012.10034
两性花植物同步大量开花增加了个体花展示大小, 能吸引更多的传粉者, 使植株获得更多的交配机会, 但也不可避免地带来不同程度的同株异花授粉, 进而对被子植物的性资源分配、花部性状以及雌雄异株的进化等产生重要的影响。本文以姜科红姜花(Hedychium coccineum)为研究对象, 通过人工授粉和操控试验、传粉动物的观察、自然结果率和自然居群的大小和密度的调查, 探讨红姜花同步大量开花的适应意义。结果表明: (1)红姜花的穗状花序由57.33 ± 1.68(n = 30)个蝎尾状聚伞小花序组成, 每个小花序具3.8 ± 0.15(n = 30)朵花, 同一花序上所有的小花序同步开花, 不同小花序内的花按轮次同步开放, 使花序在整个开花期间保持有数十朵花同时开放, 花序水平上的花展示极为显著; (2)红姜花为自交亲和植物, 但不存在自动自花授粉, 自然居群存在严重的传粉者限制, 其结实也存在着资源限制; (3)多型蓝凤蝶(Papilio memnon)、小矩翅粉蝶(Dercas lycorias)和黑角尖翅粉蝶云南亚种(Appias indra aristoxemus)是红姜花的有效传粉者, 3种蝴蝶对红姜花不同大小花序的访问频率都显著不同, 随着花序花展示大小的增加其访问频率也显著增加; (4)红姜花同一个体小花序内不同轮次花之间的胚珠数随轮次显著减少, 而花粉数前3轮随轮次显著增加。胚珠数的递减及结实存在着资源限制, 说明红姜花一个花序开大量的花并不是为了增加结实, 而花粉数前3轮的递增, 有利于花粉的分散输出, 提高个体的雄性适合度。 ![]() View image in article
图2
红姜花小花序内不同轮次花的花粉数和胚珠数。不同字母表示不同轮次花的花粉数(A、B或C)和胚珠数(a、b、c或d)差异显著(P < 0.001)。
正文中引用本图/表的段落
红姜花每朵花的平均花粉数和胚珠数分别为6,969.82 ± 168.20(n = 90)和75.47±1.59(n = 90), 以二者平均值来计算的花粉/胚珠比为92.2。同一个体小花序内不同轮次花之间的花粉和胚珠数存在显著差异, 胚珠数随轮次增加显著减少(图2; F3,116 = 74.77, P < 0.001, n = 30=, 而花粉数前三轮随轮 次显著增加, 但第四轮却显著少于第二、三轮, 和第一轮无显著差异(图2; F3,116 = 34.84, P < 0.001, n = 30)。
对于红姜花来说, 花序水平上极为显著的花展示在起到吸引传粉者访花的同时也会使同株异花授粉不可避免地发生。尽管同株异花授粉在被子植物中相当普遍, 并对性资源分配、花部性状以及雌雄异株的进化等都具有重要的影响, 但在很长一段时间里, 同株异花授粉一直是繁育系统研究中被忽视的一个方面(de Jong et al., 1993, 1999; de Jong, 2000), 其生态学意义我们仍然知之甚少(Snow et al., 1996)。红姜花小花序内不同轮次花的胚珠数随轮次显著减少, 而花粉数前3轮随轮次显著增加(图2)。胚珠数的递减, 同时红姜花的结实存在着资源限制, 说明红姜花一个花序开大量的花并不是为了增加繁殖保障, 而花粉数前3轮的递增, 说明雄性功能在增强, 第4轮花的花粉数下降, 明显是受到资源限制。因此我们认为, 红姜花在花序水平上极为显著的花展示一方面起到吸引传粉者的作用, 另一方面, 由于其花粉由一层胶状物质覆盖, 蝶类翅膀一次接触就可能带走所有花粉(图1d), 造成大量花粉的浪费, 而红姜花的大量开花能增加花粉的供应, 产生花粉分散包装的效应, 提高红姜花个体的雄性适合度。
本文的其它图/表
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