梳帽卷瓣兰花部特征对蝇类传粉者的适应性

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.005

植物研究 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 681-691.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2024.05.005

• 植物生殖生物学 • 上一篇

梳帽卷瓣兰花部特征对蝇类传粉者的适应性

何锦睿¹^,², 张雄³, 罗银玲⁴, 罗艳², 李青青¹^,⁵()

^1.西南林业大学生物与食品工程学院，昆明 650224
^2.中国科学院东南亚生物多样性研究中心和中国科学院西双版纳热带植物园综合保护中心，勐腊 666303
^3.普洱学院茶叶咖啡学院，普洱 665000
^4.普洱学院生物与化学学院，普洱 665000
^5.昆明翔昊科技有限公司，昆明 650204

收稿日期:2024-01-29 出版日期:2024-09-20 发布日期:2024-09-23
通讯作者: 李青青 E-mail:doublelqq@163.com
作者简介:何锦睿（1998—），男，硕士研究生，主要从事动植物互作的生化基础研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(32270225)

Adaptability of Floral Characteristics to a Fly Pollinator in Bulbophyllum andersonii (Orchidaceae)

Jinrui HE¹^,², Xiong ZHANG³, Yinling LUO⁴, Yan LUO², Qingqing LI¹^,⁵()

^1.College of Biology and Food Engineering，Southwest Forestry University，Kunming 650224
^2.Southeast Asia Biodiversity Research Institute，Chinese Academy of Sciences & Center for Integrative Conservation，Xishuangbanna Tropical Botanical Garden，Chinese Academy of Sciences，Mengla 666303
^3.School of Tea and Coffee，Puer University，Puer 665000
^4.School of Biological and Chemical Science，Puer University，Puer 665000
^5.Kunming Xianghao Technology Co. Ltd. ，Kunming 650204

Received:2024-01-29 Online:2024-09-20 Published:2024-09-23
Contact: Qingqing LI E-mail:doublelqq@163.com

摘要/Abstract

摘要：

为揭示梳帽卷瓣兰（Bulbophyllum andersonii）的繁殖特性和传粉机制，在2023年对分布于云南西双版纳的梳帽卷瓣兰野生居群开展了传粉生物学研究，包括开花物候、繁育系统、传粉昆虫、花部微观形态特征及花的挥发性成分等。结果如下：梳帽卷瓣兰的盛花期在7月中旬，单花花期为5 d；繁育系统属于异交并依赖传粉者，自然结实率为26.06%；套袋试验表明自交不亲和，不存在无融合生殖和自动自花授粉现象；唇瓣的铰链结构、传粉通道及宽大的侧萼片等花部特征在传粉过程中发挥重要作用；曲角杆蝇（Gampsocera sp.）是其唯一有效传粉者并在访花过程中表现出舔舐唇瓣的行为；通过扫描电镜观察发现，唇瓣上附着大量的特殊颗粒，可能是访花者的食物报酬；花部挥发性气味主要含有单萜类、芳香类等化合物，其中邻苯乙醚和避蚊胺可能与昆虫访花行为有关。上述研究结果表明，梳帽卷瓣兰的花形态结构与气味适应于曲角杆蝇进行传粉，属于特化传粉系统。

关键词: 梳帽卷瓣兰, 繁育系统, 传粉生物学, 花形态, 花气味

Abstract:

To reveal the reproductive characteristics and pollination mechanisms of Bulbophyllum andersonii， the pollination biology including flowering phenology， breeding system， pollinator， flower morphological characteristics， and flower volatile components were investigated in a wild population in Xishuangbanna， Yunnan in 2023. The results were as follows： the blooming period of B. andersonii was in mid-July， and the individual flowering period was five days. The breeding system was outcrossing and dependent on pollinators， and the natural seed setting rate was 26.06%. Bagging experiments indicated self-incompatibility， no apomixis and no spontaneous autogamy. Floral features such as the hinge structure of the labellum， pollination channels， and broad lateral sepals played important roles in pollination. Gampsocera sp.（Chloropidae） was the only effective pollinator and exhibited lip-licking behavior during the flower visit. Using Scanning Electron Microscopy， a large number of special particles were observed on the lips of B. andersonii， which might be the food rewards for the flower visitors. Flower volatile odors primarily contained monoterpenoids and aromatics， among which 1，2-Dimethoxybenzene and N， N-diethyl-m-toluamide might be related to the flower visiting behavior of insects. The results indicated that the flower morphology and flower scent of B. andersonii were adaptable to pollination by Gampsocera sp.， which seemed to be apt to a specialized pollination system.

Key words: Bulbophyllum andersonii, breeding system, pollination biology, flower morphology, floral scent

中图分类号:

Q944.43

何锦睿, 张雄, 罗银玲, 罗艳, 李青青. 梳帽卷瓣兰花部特征对蝇类传粉者的适应性[J]. 植物研究, 2024, 44(5): 681-691.

Jinrui HE, Xiong ZHANG, Yinling LUO, Yan LUO, Qingqing LI. Adaptability of Floral Characteristics to a Fly Pollinator in Bulbophyllum andersonii (Orchidaceae)[J]. Bulletin of Botanical Research, 2024, 44(5): 681-691.

图/表 8

图1

图2

表1

图3

图4

表2

表3

图5

参考文献 35

1	WHITTALL J B， HODGES S A.Pollinator shifts drive increasingly long nectar spurs in columbine flowers［J］.Nature，2007，447（7145）：706-709.
2	黄双全，郭友好.传粉生物学的研究进展［J］.科学通报，2000，45（3）：225-237.
	HUANG S Q， GUO Y H.Progress in pollination biology［J］.Chinese Science Bulletin，2000，45（3）：225-237.
3	NUTTMAN C V， SEMIDA F M， ZALAT S，et al.Visual cues and foraging choices：bee visits to floral colour phases in Alkanna orientalis（Boraginaceae）［J］.Biological Journal of the Linnean Society，2006，87（3）：427-435.
4	ASHMAN T L， BRADBURN M， COLE D H，et al.The scent of a male：the role of floral volatiles in pollination of a gender dimorphic plant［J］.Ecology，2005，86（8）：2099-2105.
5	ZHAO Y H， REN Z X， LÁZARO A，et al.Floral traits influence pollen vectors' choices in higher elevation communities in the Himalaya-Hengduan Mountains［J］.BMC Ecology，2016，16：26.
6	GRAVENDEEL B， FISCHER G A， VERMEULEN J J. Bulbophyllum Thouars［M］// PRIDGEON A M，CRIBB P J，CHASE M W，et al.Genera Orchidacearum：Vol： 6.Oxford：Oxford University Press，2014：46-49.
7	ONG P T， TAN K H.Fly pollination in four Malaysian species of Bulbophyllum（Section Sestochilus） - B.lasianthum，B.lobbii，B.subumbellatum and B.virescens ［J］.Malesian Orchid Journal，2011，8：103-110.
8	TAN K H， ONG P T， TAN L T，et al.Morphology and movement of Bulbophyllum hortorum（Orchidaceae） flowers enable selection of optimal-sized Dacini fruit fly males as pollinators［J］.Arthropod-Plant Interactions，2023，17：647-660.
9	BORBA E L， SEMIR J.Wind-assisted fly pollination in three Bulbophyllum（Orchidaceae） species occurring in the Brazilian campos rupestres［J］.Lindleyana，1998，13（3）：203-218.
10	DE PÁDUA TEIXEIRA S， BORBA E L， SEMIR J.Lip anatomy and its implications for the pollination mechanisms of Bulbophyllum species（Orchidaceae）［J］.Annals of Botany，2004，93（5）：499-505.
11	DAVIES K L， STPICZYŃSKA M.Labellar anatomy and secretion in Bulbophyllum Thouars（Orchidaceae：Bulbophyllinae） sect.Racemosae Benth.& Hook.F［J］.Annals of Botany，2014，114（5）：889-911.
12	KOWALKOWSKA A K， TURZYŃSKI S， KOZIERADZKA-KISZKURNO M，et al.Floral structure of two species of Bulbophyllum section Cirrhopetalum Lindl.：B.weberi Ames and B.cumingii（Lindl.） Rchb.f.（Bulbophyllinae Schltr.，Orchidaceae）［J］.Protoplasma，2017，254：1431-1449.
13	CHEN S C， VERMEULEN J J. Bulbophyllum Thouars［M］//WU Z Y，RAVEN P H，HONG D Y.Flora of China：Vol.25.Beijing：Science Press，2009：404-440.
14	陈玲玲，高江云.芳香石豆兰的繁殖生态学［J］.植物生态学报，2011，35（11）：1202-1208.
	CHEN L L， GAO J Y.Reproductive ecology of Bulbophyllum ambrosia（Orchidaceae）［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2011，35（11）：1202-1208.
15	CHEN L J， ZHANNG G Q， LI L Q，et al.Development and maintenance of a cross-mixed mating system in the orchid Bulbophyllum orientale ［J］.Journal of Phylogenetics & Evolutionary Biology，2014，2（1）：124.
16	LIU Z J， CHEN L J， LIU K W，et al.A floral organ moving like a caterpillar for pollinating［J］.Journal of Systematics and Evolution，2010，48（2）：102-108.
17	施嘉雯，钱永辉，罗艳，等.植物园迁地保护环境下纹瓣兰的繁殖生物学研究［J］.热带亚热带植物学报，2024，32（3）：397-408.
	SHI J W， QIAN Y H， LUO Y，et al.Reproductive biology of Cymbidium aloifolium（Orchidaceae） under ex situ conservation in botanical garden［J］.Journal of Tropical and Subtropical Botany，2024，32（3）：397-408.
18	NARTSHUK E P.Grass-fly larvae（Diptera，Chloropidae）：diversity，habitats，and feeding specializations［J］.Entomological Review，2014，94（4）：514-525.
19	BORBA E L， SEMIR J.Pollinator specificity and convergence in fly-pollinated Pleurothallis（Orchidaceae） species：a multiple population approach［J］.Annals of Botany，2001，88（1）：75-88.
20	NUNES E L P， SMIDT E C， STÜTZEL T，et al.Comparative floral micromorphology and anatomy of species of Bulbophyllum section Napelli（Orchidaceae），a Neotropical section widely distributed in forest habitats［J］.Botanical Journal of the Linnean Society，2015，177（3）：378-394.
21	WHITNEY H M， KOLLE M， ANDREW P，et al.Floral iridescence，produced by diffractive optics，acts as a cue for animal pollinators［J］.Science，2009，323（5910）：130-133.
22	STPICZYŃSKA M， PŁACHNO B J， DAVIES K L，et al.Nectar and oleiferous trichomes as floral attractants in Bulbophyllum saltatorium Lindl.（Orchidaceae）［J］.Protoplasma，2018，255：565-574.
23	VAN DER CINGEL N A.An atlas of orchid pollination：European orchids［M］.Brookfield：CRC Press，2001.
24	WIŚNIEWSKA N， LIPIŃSKA M M， GOŁĘBIOWSKI M，et al.Labellum structure of Bulbophyllum echinolabium J.J.Sm.（section Lepidorhiza Schltr.，Bulbophyllinae Schltr.，Orchidaceae Juss.）［J］.Protoplasma，2019，256：1185-1203.
25	KOWALKOWSKA A K， KOZIERADZKA-KISZKURNO M， TURZYŃSKI S.Morphological，histological and ultrastructural features of osmophores and nectary of Bulbophyllum wendlandianum（Kraenzl.） Dammer（B.section Cirrhopetalum Lindl.，Bulbophyllinae Schltr.，Orchidaceae）［J］.Plant Systematics and Evolution，2015，301：609-622.
26	FEINSTEIN J， PURZYCKI K L， MORI S，et al.Neotropical soldier flies（Stratiomyidae） reared from Lecythis poiteaui in French Guiana：do bat-pollinated flowers attract saprophiles？［J］.The Journal of the Torrey Botanical Society，2009，135（2）：200-207.
27	TAN K H， NISHIDA R， TOONG Y C.Floral synomone of a wild orchid，Bulbophyllum cheiri，lures Bactrocera fruit flies for pollination［J］.Journal of Chemical Ecology，2002，28：1161-1172.
28	TAN K H， TAN L T， NISHIDA R，et al.Floral phenylpropanoid cocktail and architecture of Bulbophyllum vinaceum orchid in attracting fruit flies for pollination［J］.Journal of Chemical Ecology，2006，32：2429-2441.
29	TAN K H， NISHIDA R.Zingerone in the floral synomone of Bulbophyllum baileyi（Orchidaceae） attracts Bactrocera fruit flies during pollination［J］.Biochemical Systematics and Ecology，2007，35（6）：334-341.
30	TAN K H， NISHIDA R.Synomone or Kairomone？—Bulbophyllum apertum flower releases raspberry ketone to attract Bactrocera fruit flies［J］.Journal of Chemical Ecology，2005，31（3）：497-507.
31	HUMEAU L， MICHENEAU C， JACQUEMYN H，et al.Sapromyiophily in the native orchid，Bulbophyllum variegatum，on Réunion（Mascarene archipelago，Indian Ocean）［J］.Journal of Tropical Ecology，2011，27（6）：591-599.
32	DEMILO A B， CUNNINGHAM R T， MCGOVERN T P.Structural variants of Methyl Eugenol and their attractiveness to the oriental fruit fly（Diptera：Tephritidae）［J］.Journal of Economic Entomology，1994，87（4）：957-964.
33	LAMPMAN R L， METCALF R L， ANDERSEN J F.Semiochemical attractants of Diabrotica undecimpunctata howardi barber，southern corn rootworm，and Diabrotica virgifera virgifera leconte，the western corn rootworm（Coleoptera：Chrysomelidae）［J］.Journal of Chemical Ecology，1987，13（4）：959-975.
34	JÜRGENS A， WITT T， GOTTSBERGER G.Flower scent composition in night-flowering Silene species（Caryophyllaceae）［J］.Biochemical Systematics and Ecology，2002，30（5）：383-397.
35	KAIN P， BOYLE S M， THARADRA S K，et al.Odour receptors and neurons for DEET and new insect repellents［J］.Nature，2013，502：570-512.

处理 Treatment	花数量 Number of flowers	结实数量 Number of fruits	结实率 Fruit setting rate/%
自花授粉Self-pollination	21	0	0
异花授粉Cross-pollination	22	16	72.73
去雄套袋Emasculated and bagged	20	0	0
直接套袋Bagged	20	0	0
自然授粉Natural pollination	187	49	26.06

化合物 Compound	保留时间 Retention time/min	相对含量 Relative content/%
邻苯乙醚1，2-Dimethoxybenzene	13.04	3.95±0.02
（E）-α-佛手柑烯（E）-alpha-bergamotene	20.91	11.80±0.01
β-柏木烯Beta-Cedrene	21.42	17.83±0.03
马兜铃烯Aristolochene	22.15	26.75±0.01
巴伦西亚橘烯Valencene	22.37	6.75±0.01
八氢萘Octahydronaphthalene	22.97	3.56±0.01
α-蒎烯Alpha-Copaene	23.07	5.93±0.01
避蚊胺N，N-diethyl-m-toluamide	24.36	11.69±0.07
4，6-二氯嘧啶-5-甲腈4，6-Dichloropyrimidine-5-carbonitrile	26.46	7.38±0.04
邻苯二甲酸非5-炔-3-基异丁酯Phthalic acid，isobutyl non-5-yn-3-yl ester	30.43	4.36±0.02

[1]	熊文艳, 吴雅文, 白天, 解玮佳, 董燕, 张敬丽. 露珠杜鹃繁育系统及杂交亲和性[J]. 植物研究, 2024, 44(3): 370-379.
[2]	蔡艳清, 陈玉军, 李玫, 邓创发, 黄烈健. 榄李开花生物学和繁育系统[J]. 植物研究, 2024, 44(1): 152-160.
[3]	梁琼月, 刘长秋, 陆奇丰, 邓涛, 蔡博. 狭域物种广西秋海棠传粉生物学研究[J]. 植物研究, 2023, 43(3): 432-438.
[4]	台昌锐, 赵凯, 阳艳芳, 吴彦, 翟伟, 童跃伟. 珍稀濒危植物细果秤锤树开花生物学特性和繁育系统[J]. 植物研究, 2023, 43(2): 311-320.
[5]	王雯婧, 陈虹帆, 邵国峻, 廖虹, 赵建立, 李庆军. 自交与异交象牙参属植物的蜜腺结构及其生物学意义[J]. 植物研究, 2022, 42(3): 364-372.
[6]	赵晓依, 王仲科, 李桂芳, 吕新华, 赵文勤, 庄丽. 多伞阿魏的繁育系统及其生态适应性[J]. 植物研究, 2019, 39(3): 321-328.
[7]	李亚兰, 梁凤丽. 线叶忍冬开花动态特征与繁育系统研究[J]. 植物研究, 2016, 36(4): 503-510.
[8]	徐小圆；周玲玲*；王仲科；庄丽. 簇枝补血草花的二态性及繁育系统研究[J]. 植物研究, 2015, 35(6): 883-890.
[9]	刘开全;邓洪平*. 重庆特有濒危植物缙云黄芩的繁育系统研究[J]. 植物研究, 2011, 31(4): 403-407.
[10]	王娅丽;王锦秀;常红宇;倪细炉;田英;秦彬彬. 枸杞新品系NQ-2开花生物学研究[J]. 植物研究, 2011, 31(3): 330-335.
[11]	李金霞;苏雪;刘玉国;陈明忠;孙坤. 黄花角蒿(Incarvillea sinensis* var. przewalskii)开花动态及繁育系统的研究[J]. 植物研究, 2011, 31(2): 147-151.
[12]	宋玉霞;郭生虎;牛东玲;郑国琦;马洪爱;李　苗. 濒危植物肉苁蓉（Cistanche deserticola）繁育系统研究[J]. 植物研究, 2008, 28(3): 278-282.
[13]	魏学智;刘亚娟;郭小虎;梁建东;时利新;巩江桥. 国家二级保护植物翅果油树传粉生物学的初步研究[J]. 植物研究, 2007, 27(6): 753-757.
[14]	刘祥君, 丁美美, 张桂香, 赵丽, 李瑞军. 东北地区野豌豆属植物花生物学和繁育系统研究[J]. 植物研究, 1997, 17(4): 421-430.

梳帽卷瓣兰花部特征对蝇类传粉者的适应性

Adaptability of Floral Characteristics to a Fly Pollinator in Bulbophyllum andersonii (Orchidaceae)

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 35

相关文章 14

编辑推荐

Metrics

本文评价