食花者和传粉者访花行为对马先蒿属植物繁殖成功和交配系统的影响

Flowering plants that depend on pollinators for fertilization are, also, attacked simultaneously by floral herbivores. Reproductive output of the attacked plants can be reduced directly because of loss of male and female gametes, and may indirectly due to damage to attractive parts that influence pollinator behavior. Previous studies have shown pollinators to exert selection on floral traits and sexual reproductive strategy. In fact, the direct and indirect effects of florivory on plant fecundity may be important enough to drive adaptive evolution in plant and floral traits. Therefore, multi-species, especially antagonisitic floral herbivores and mutualistic pollinators interaction affect plant reproductive biology research is very necessary. In this study, we will conduct a series of field experiments to determine the relative contribution of floral herbivores and pollinators to floral traits, mating systems and reproductive success in Pedicularis gruina in different populations and years. To reveal floral herbivores play the role in the adaptive evolution of floral traits and mating systems, and explore plant response the flower damage to adopt reproductive compensation mechanism. In light of this, our work will provide the instructive information and experimental supports for the better understanding of the ecology and evolutionary significance in flowering plant-animal interaction.

植物的繁殖器官（花），不仅吸引传粉者，还可能招致食花者的掠食。食花者取食繁殖配子直接降低植物的繁殖适合度，同时，它们啃食吸引传粉的花部组织也可能导致植株获得的传粉服务显著减少，进而间接地造成植株繁殖产量的减少。以往研究大多只是单一地从传粉者角度去解释花性状的进化和植物的有性生殖策略，实际上，食花者对有花植物繁殖成功造成的直接和间接影响也可能驱使植株和花性状的适应性进化。因此，开展多物种，尤其是不利共生的食花者和互利共生的传粉者共同作用下植物繁殖生物学研究是十分必要的。本项目以马先蒿属植物鹤首马先蒿为研究对象，开展食花者对花部性状的访花偏好以及传粉者访花行为的调查，通过控制实验测定食花者介入的传粉限制和资源限制之间的关系，尝试揭示食花者在植物花性状和交配系统进化中所扮演的角色，探讨植物应对食花的繁殖补偿机制，为深入理解有花植物-动物之间相互作用的生态和进化意义提供有益的信息和实验性的支持。

食花者对花部性状的影响可能导致传粉者行为的改变，继而影响到植物的繁殖成功。同时，被啃食的植株可能会进化出补偿草食行为带来的繁殖产量减少的机制。我们在连续三年对两个自然居群通过一系列的野外实验来验证食花昆虫和传粉者对高山草本植物鹤首马先蒿雌性繁殖成功的相对贡献。实验操作包括套袋，人工补充授粉，同株异花授粉和模拟草食。我们发现熊蜂不仅会回避访问受损的花朵，在受损植株上的连续访花数也明显减少，这意味着同株异花授粉水平会下降。尽管受损植株的每果实的结实率高于完好植株的，不过总的种子产量仍少于完整植株，因此，食花媒介的传粉者限制导致了座果率锐减。总的来说，我们的结果表明，受损植株中在花序内的资源再分配可能部分补偿种子产量的减少。除此以外，一个新奇的发现是食花后植株上传粉者连续访花数目的减少，减少了自交的发生几率。这个可能增加种子的数量和质量。本项研究的结果让我们认识到植株面对草食行为的补偿模式是食花者和传粉者共同作用于植物繁殖成功的综合体现。