蜜蜂采食小檗科植物的花蜜，被触碰的雄蕊迅速弹起（粉色箭标出）。图源自黄双全课题组博士后权秋梅
研究示意图 图源自李登飞
【资料图】
10月11日，华中师范大学生命科学学院教授黄双全课题组在eLife杂志在线发表研究论文，解析了植物中雄蕊演化出触敏运动能力的奥秘。研究发现，在小檗属等植物花中，雄蕊被触碰后会突然弹动，赶走访花昆虫，以此缩短访花昆虫采食花蜜和花粉的时间，同时将花粉最大程度地传播出去。
大多数有花植物是两性花，雄蕊是花的雄性器官，由花药和支撑的花丝组成。花药开裂后，暴露出花粉，花粉被传粉媒介带走，传送到其他个体的柱头上，从而实现异花传粉。
自分类学鼻祖林奈在1755年首次描述雄蕊的触敏运动以来，植物学家就对有花植物中存在花器官运动的现象充满好奇。达尔文在《植物的运动》一书中，也曾记述植物多种形式的运动行为。其中包括，当访花昆虫在小檗属植物花上吸取花蜜时，口器一旦伸入到蜜腺，触碰到花丝，整个雄蕊会在1秒之内迅速向花的中心弹起，使得开裂的花药击打访花昆虫的口器或面部。
“这种雄蕊的快速运动现象出现在10多个科、数千种植物中，但其适应意义是什么？这个问题一直困扰着植物学家。”黄双全告诉《中国科学报》。
他表示，学界提出了三种可能假说，即雄蕊拍打控制了每只昆虫移走花粉的数量、筛选有效的传粉昆虫、减少访花昆虫对花蜜的获取量。
研究人员以小檗科小檗属等4种植物为研究对象，在室内、野外两种环境中，分别放置了正常植物的花和经酒精处理后雄蕊失去运动反应的花。结果发现，食蚜蝇等昆虫在雄蕊失去运动反应的花中采食时间更长、采食量更大，是在正常雄蕊运动的花中采食时间的3.6倍、采食量的2倍。
而在正常小檗属等植物的花中，快速弹动的雄蕊惊吓了访花昆虫，使其中断采食，快速离开。这减少了花粉运输所需的花蜜，同时减少了花粉损耗；将花供给的食物成本降到最低。
本文的作者之一、美国华盛顿大学教授Susanne Renner说：“这与开餐馆的情况类似，顾客较多时，餐馆里桌子的快速周转对实现利润最大化至关重要”。
“标记花粉运动的实验表明，相较于雄蕊不运动的花，雄蕊运动的花的花粉被传递到了更多、更远的花上，这增加了植物雄性繁殖成功的可能性。”本文的第一作者、华中师范大学生命科学学院博士生李登飞说。
李登飞介绍，“我们还发现，雄蕊快速弹动的适应意义不在于筛选有效的传粉昆虫，因为被雄蕊拍打后，所有被观测的蜂类和蝇类昆虫都更快离开了花朵。”
瑞士苏黎世大学教授Bernhard Schmid评价道：“这是一项里程碑式的研究，用可信的实验证据揭示了植物触敏雄蕊运动的适应性意义。”
“我们的研究能初步揭开雄蕊触敏运动之谜，在于找到了控制雄蕊运动的简单方法，即将小花梗浸入75%的酒精中处理。有了雄蕊不动的花，才得以对这一有趣的花部运动现象进行实验研究。”黄双全说。
相关论文信息：
https://doi.org/10.7554/eLife.81449
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