兰科杓兰亚科传粉者转换和花部性状进化关系的探讨

长期以来传粉者转变被认为是花部性状的分化重要推动力。近年来有关传粉综合特征理论的重新评价，引起人们质疑花部特征受传粉者的选择作用。兰科植物有近三分之一的种类靠欺骗手段来吸引昆虫，是研究花形态性状和气味对传粉者影响的好材料。杓兰亚科植物是典型的欺骗性传粉植物，杓兰属和兜兰属均有蜂类和蝇类两类不同的传粉者。本项目拟在系统发育的框架下，探讨这2属中蜂类和蝇类传粉者转变的普遍性以及转换的方向；通过比较具有不同传粉者植物的花部性状揭示导致发生传粉者转换发生的关键花部性状，阐明蜂类和蝇类传粉者转换和花部性状进化式样之间的关系，以及传粉者转换对花部性状进化的选择作用。同时通过研究蜂类和蝇类传粉者转换和相关生态因子之间的关系，探讨生态特性对传粉者转换的作用机制。本研究将为探讨杓兰亚科的进化和物种形成机制奠定基础。此外，杓兰亚科植物是植物保护的"旗舰"类群，该研究结果可为该类群的科学保育提供依据。

本项目旨在在杓兰亚科杓兰属和兜兰属等属级水平探讨传粉系统的转换，以及与这种转换密切相关的花部形态特征的进化趋势。前期传粉生物学研究结果表明，杓兰属和兜兰属均发生蜂类传粉系统向蝇类传粉系统的转换；并且这种转换在兜兰属中仅发生一次，而在杓兰属中则发生多次。由于杓兰亚科特殊的花结构，使得其与传粉成功相关的花部性状和吸引传粉者的花部性状完全分离。对于和传粉者成功相关的花部性状——传粉通道来说，在杓兰属和兜兰属植物中，均存在从纸质传粉通道类型向革质传粉通道类型进化的趋势。蝇类传粉系统与革质传粉通道类型具有很高的相关性，在蜂类传粉系统中则纸质和革质传粉通道类型均有。而对于吸引传粉者的花部性状来说兜兰属植物主要利用视觉信号吸引传粉者，而杓兰属植物主要利用嗅觉信号吸引传粉者。此外，还发现在硬叶兜兰中可能存在一种特殊的传粉机制；而在无苞杓兰花气味中吸引果蝇传粉的特殊性激素，Ethyl tiglate，在同样为果蝇传粉并且与无苞杓兰系统进化亲缘关系最近的小花杓兰花气味中没有这种化合物，而在果蝇传粉的树兰亚科中的毛唇石豆兰花气味中却存在这种化合物。