有色花蜜植物野拔子花部特征的适应意义及传粉机制

Nectar plays an important role in animal pollination of angiosperms, but colored nectar is a unique and neglected floral trait. The study about nectar coloration is very scarce, the relationship between colored nectar and bird pollinator is described as the honest signal hypothesis, that is , colored nectar act as an honest visual signal in animal pollination. However, the unviersality of this hypothesis and adaptation mechanism of colored nectar plants remains unclear. In this project, using multidisciplinary mechods, we select colored nectar plant of Elsholtzia rugulosa and the pollinator as the study materials to study the adaptive significances of floral traits of colored nectar plants and pollination mechanism with field investigations and behavior experiments in laboratory. The following specific questions are addressed: (1) Does successful pollination of E.rugulosa depend on the pollinator? If so, are birds effective pollinators? If so,how is the interaction between the colored nectar plant and the bird pollinator?（2）whether does the colored nectar play a signal role in pollination. The findings of the project will help us understand the ecological evolution significance of the unique floral traits-colored nectar, provide basic data for studying the evolutionary relationships of colored nectar plants and animal pollinators, as well as the protection and utilization of nectar plants.

花蜜在被子植物动物传粉中具有重要作用，但有色花蜜是一个独特而被忽视的花特征，关于花蜜颜色的研究报道非常稀少。有色花蜜与鸟类传粉者的关系被描述为有色花蜜诚实信号假说，即有色花蜜在动物传粉中起诚实视觉信号作用，然而对这一假说的普适性及有色花蜜植物的适应机制仍不清楚。本项目以有色花蜜植物野拔子（Elsholtzia rugulosa）及其传粉者为研究对象，综合多学科研究方法，利用野外及室内行为实验，研究其花部特征的适应性意义和传粉机制，检验诚实信号假说和鸟类传粉假说。重点解决的问题是：（1）有色花蜜植物的成功传粉是否依赖传粉者？如果是，鸟类是其有效传粉者？如果是鸟类传粉，它们二者的相互关系是什么？（2）植物分泌有颜色的花蜜是否在传粉中起到诚实信号作用？本项目如能实施，研究成果将有助于认识有色花蜜的生态进化意义，并为深入理解有色花蜜植物与动物传粉演化关系以及蜜源植物资源的保护利用提供基础数据。

植物固着生长的习性决定其不能像动物那样，通过个体的移动来实现交配，但是开花植物却演化出了花蜜信号和花气味信号来吸引传粉者前来觅食和传粉，从而完成有性繁殖过程。研究植物与动物之间的信号协同进化关系既是进化生态学研究中的热点，也是揭示动植物相互作用的关键问题。 .本研究以分布于中国西南地区的野拔子（Elsholtzia rugulosa）及其访花者为研究对象，对野拔子花部特征的适应意义及传粉机制进行了研究。通过野外观察发现野拔子是雌花两性花异株（Gynodioecy），并且两性花的雄蕊异熟（Dichogamy），野拔子单花蜜量较少，但花蜜含有毒性的酚类化合物；野拔子的有效传粉者是中华蜜蜂（Apis cerana），偶尔见到一两只黄脚胡蜂(Vespa velutina)和熊蜂 (Bombus sp.)；野拔子植物自交亲和但依靠传粉者增加传粉效率。为了检测酚类化合物的生态功能，我们设计并进行了行为控制实验，结果表明：中华蜜蜂对含有低浓度和高浓度的酚类化合物的己糖和蔗糖溶液表现出明显偏爱。然而，黄脚胡峰和熊蜂表现出明显的拒食含有酚类化合物的糖溶液。因此，蜜中的酚类化合物起到吸引传粉者又起到排斥非传粉者的双重作用。.另外，野拔子具有很强的刺激气味，通过对其完整花序和叶子、以及受损的花和叶子挥发物的提取、鉴定和分析，发现花和叶子的挥发性化合物明显不同，并且当花和叶子受损后，其挥发性化合物的种类和比例发生变化。为了进一步揭示野拔子植物气味的生态功能，我们进行了行为控制实验，结果表明：花气味对传粉者具有吸引作用，并排斥无效传粉者；当花和叶子受伤后，其挥发性化合物（香薷酮）的含量增高；受损的花和叶子对植食性甲虫具有趋避的作用。.该研究揭示了气味在植物与昆虫相互作用中具有多重生态功能，对研究植物化学联系和生物防御具有重要的参考价值。本项目研究结果为深入研究植物与传粉者之间的相互关系提供了科学依据，也为进一步理解动植物间的信号理论提供了一个有价值的参考。