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武漢植物園揭示天南星屬植物花序致死陷阱吸引傳粉者的潛在機制
絕大多數天南星屬植物雌雄花在空間上分離，并形成特殊的雌雄兩種佛焰苞結構(圖1)，主要吸引雙翅目蕈蚊類昆蟲為其傳粉、但并不提供食物報酬。其中雄性花序的佛焰苞基部有一個出口，蕈蚊訪問雄花序、攜帶花粉后可以經由該出口逃離;而雌性花序佛焰苞缺乏該出口，蕈蚊被吸引到雌花序、完成傳粉后通常會被囚禁致死，形成一個致死壺狀陷阱(lethal kettle trap)。這種致死互作系統如何在進化中保留下來仍是一個未解之謎。
中國科學院武漢植物園植物繁殖生態學研究團隊結合大量野外觀測和實驗室分析，發現蕈蚊會在天南星屬植物的雌性佛焰苞中產卵，并記錄到蕈蚊在雌性佛焰苞中從卵-幼蟲-蛹到成蟲的整個生活史過程，植物花序實際上充當了產卵地和育兒室的功能。然而，天南星花序內并不提供食物報酬，蕈蚊發育過程中的關鍵限制因子—幼蟲的食物來源依然成謎。通過細致觀察，研究者發現被佛焰苞囚禁致死的成蟲尸體為幼蟲發育提供了關鍵食物來源(圖1)。這一發現表明，天南星屬植物與其傳粉者蕈蚊之間存在隱秘的互惠關系，可能是維持它們之間互作穩定性的重要機制。研究結果以Scavenging contributes to larval food intake in fungus gnats using theArisaemakettle trap as a brood site為題，發表在生態學期刊Ecology上。特別研究助理黃文和已畢業碩士生李鑫為共同第一作者，楊春鋒研究員為通訊作者，王青鋒研究員、瑞典烏普薩拉大學Jon ?gren教授提供了重要指導。同時，Bulletin of the Ecological Society of America也刊發圖片報道直觀展示了相關研究結果。研究工作得到了國家自然科學基金(32270243)和先導專項子課題(XDB31010000)的資助。
圖1.燈臺蓮的花序結構及蕈蚊幼蟲取食成蟲尸體圖片。A.自然生境中的燈臺蓮植株;B.燈臺蓮雄花序(箭頭指示花序基部的開口);C.燈臺蓮雌花序(缺乏開口);D.雌花序中的蕈蚊幼蟲取食成蟲尸體。
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