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高山榕传粉小蜂的出飞形式



全 文 :高山榕传粉小蜂的出飞形式
叶海燕,吴文珊* ,陈友铃,刘爱萍,黄伟民 (福建师范大学生命科学学院,福建福州 350108)
摘要 [目的]为榕树 -榕小蜂协同进化研究提供科学依据。[方法]对高山榕传粉小蜂形态结构进行观察,对其出飞通道进行比较。
[结果]高山榕传粉小蜂的雄蜂既能撕咬苞口苞片开掘苞口通道,也能在果壁上开掘非苞口通道。它是小峰出飞通道的开掘者。[结
论]非苞口通道的形成有利于雌蜂出飞,避免了出现通道堵塞雌蜂大量死于果内的现象,非苞口通道是榕 -蜂协同进化的产物。
关键词 高山榕;传粉小蜂;出飞通道
中图分类号 Q96 文献标识码 A 文章编号 0517 -6611(2011)16 -09730 -02
Fly-out Style of Pollinating Wasps of Ficus altissima
YE Hai-yan et al (College of Life Science,Fujian Normal University,Fuzhou,Fujian 350108)
Abstract [Objective]The research aimed to provide scientific basis for the fig-fig wasps symbiosis system. [Method] The morphological
structure of pollinating wasps for Ficus altissima were observed and the fly-out channels were compared. [Result]The pollinating male wasps
for F. altissima could both bite bracts and the wall of fruit to open fly-out channel. [Conclusion]The formation of the non-bud mouth channel
was more conducive to female wasps' flying out. Consequently it could avoid large numbers of female wasps died in fruits for channel blockage.
The non-bud mouth channel on the fruit wall was the product of fig-fig wasp co-evolution.
Key words Ficus altissima;Pollinating wasps;Fly-out channel
基金项目 福建省自然科学基金项目(2011J01141) ;福建师范大学生
物学国家级实验教学示范中心学生创新性研究项目
(2010ls023)。
作者简介 叶海燕(1989 - ) ,女,福建南平人,本科生,专业:生物科学。
* 通讯作者,教授,博士,从事植物学研究,E-mail:wuwens-
han@ 126. com。
收稿日期 2011-03-16
榕属(Ficus)植物统称榕树,全世界有 750 种[1],我国约
有 100种[2],榕树的传粉者是与其专一性互惠共生的一种小
蜂(以下通称榕小蜂)。每一种榕树有特有的小蜂给它传粉
并在宿主花序内生长繁殖。榕属植物和它们的传粉昆虫榕
小蜂构成了一个互惠的共生体,榕小蜂是榕树唯一的传粉
者[3]。榕树必须依靠榕小蜂传粉才能获得有性繁殖,而榕小
蜂又必须依靠隐头果内瘿花里的胚乳作为食物和栖息场所
才能正常生长、发育和繁衍后代,种群才得以发展,两者已经
发展到缺一不可的协同进化的阶段。
高山榕(Ficus altissima BL.) ,属桑科,常绿大乔木,雌雄
同株,高可达 30 m。隐头花序 1 ~ 2 个于小枝上腋生;花小,
单性同序,生于球形、肉质的花序托内腔。隐头果,球形或卵
球形,直径 2 ~2. 5 cm,无柄,熟时橙红色或橙黄色;内有直径
约 1 mm的小瘦果多数。花果期几乎全年,以4 ~5 月及8 ~9
月为盛[4]。高山榕果实被人为分成 5 个花期:①幼花期(即
A期)。果中雌花没有开放,苞片口苞片紧闭;②雌花期(即
B期)。雌花开放,苞片口苞片松动,榕小蜂进入果中进行传
粉和产卵;③间花期(即 C期)。胚芽和小蜂的幼虫在子房中
发育,接受幼虫的子房发育成为瘿花;④雄花期(即 D 期)。
雄花成熟,瘿花中的小蜂也发育成熟准备羽化,隐头果变色;
⑤雄花后期(即 E期)。果中种子成熟,隐头果变软。高山榕
中发现的传粉小蜂有 2 种:Eupristina altissima 和 Eupristina
sp.而传粉小蜂主要是 Eupristina altissima,另一种仅在部分
季节少量出现[5]。关于小蜂出飞通道形成目前尚没有系统
研究。笔者对高山榕传粉小蜂出飞形式进行深入研究,以期
对榕树—榕小蜂协同进化关系研究提供有价值的参考依据。
1 材料与方法
1. 1 材料 采集高山榕雄花期花序为试验材料,高山榕植
株位于福建省福州市仓山(119° 30 E,26° 04 N)、金山
(119°27 E,26°05N)和旗山(119°20 E,26°03N)。
1. 2 方法
1. 2. 1 苞口通道和非苞口通道的比较。在仓山(样地编号
为 X1)、金山(X2)、旗山(X3)3 块样地的不同样株上分别随
机采集 30个 E期果、30 个 B 期果和 10 个 D 期果带回实验
室,观察记录苞口、非苞口的形状,测量苞口和非苞口的长
径;苞口在上环切 E期果成 2 部分,含苞口的部分称近苞口
端,另一部分称远苞口端,统计每个果上的非苞口数;沿苞口
纵切 B期果(D期果、E期果) ,观察不同时期苞片的形态特
征和排列情况,对非苞口周边的果壁结构进行显微拍摄。
1. 2. 2 小蜂形态结构观察。随机采集 30个 D期果,解剖苞
口通道和非苞口通道,确定通道开拓者。观察通道开拓者死
亡姿态及非苞口通道的清洁度,在未打通的非苞口通道中及
果腔内收集所有的通道开拓者尸体,保存在 75%酒精中,标
明收集的时间、地点,并逐一观察,选择姿态较好的在显微镜
下进行拍照,并对通道开拓者具有开掘功能的口器及前足进
行局部特写拍摄。
2 结果与分析
2. 1 B期苞口通道形态特征 高山榕的苞口通道位于其果
顶端,通道内着生 40 ~90片螺旋状排列的苞片,构成小蜂进
入花序腔的通道,通道苞片可分为 3个区域:①口部苞片:一
般 3 ~4片,厚而硬,花期时上翘,标志着雌花发育成熟,传粉
小蜂进入后闭合,拒绝任何昆虫进入花序腔。②通道苞片:
一般在 11 ~22片,较软,苞片顶端往外弯曲,它们重重叠障,
构成传粉小蜂进入花序的必经之路,传粉小蜂从此区苞片间
钻入花序腔中,完成产卵和传粉的使命。③腔内苞片:数量
最多,一般为 20 ~ 65 片,乳白色肉质苞片,苞片顶端往两边
弯曲。3种苞片中腔内苞片所占比例最大,它们环绕孔道构
成漏斗状结构。从显微拍摄的 B期苞口外部及内部可知,B
期苞口属于自然开放。口部苞片往外翘,腔内苞片柔软,往
两边翘,形成松动的通道,中间的通道苞片完整,没有雄蜂咬
过的痕迹。在 B期时,榕小蜂从翘开的口部苞片进入,接着
环绕通道苞片一层层艰难行进,并有可能使通道苞片折断而
责任编辑 陈玉敏 责任校对 傅真治安徽农业科学,Journal of Anhui Agri. Sci. 2011,39(16):9730 - 9731
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2011.16.003
分泌出黏液,最后顺着腔内苞片进入果腔。进入的榕小蜂要
钻出花序,必须逆着腔内苞片爬出,而且前面分泌的黏液有
可能使通道堵塞,所以进去的榕小蜂一般不能再从苞口出钻
出,同样也阻止了其他昆虫的进入。经过一段时间后,高山
榕果实变黄,有的甚至变红形成浆果。进入 D期雄蜂还未开
掘苞口通道时,苞口内的苞片跟 B期相似,只是颜色不同。
2. 2 D期苞口通道与非苞口通道的开启 分别统计仓山、
金山、旗山 3块样地随机采集的 E期榕果上的苞口通道和非
苞口通道数量,结果见表 1。由表 1可以看出,高山榕榕果上
正常的苞口通道几乎都有开启,在 3个样地的 90 个果中,只
在旗山样地发现有 1个果的 D期苞口通道没开通,单果苞口
通道的形成率为 89. 9%。高山榕榕果的非苞口通道的形成
率为 44. 4%,有的榕果上没有非苞口通道,有的非苞口通道
多达 10个,解剖拥有非苞口通道的榕果,其苞口通道也是通
畅的。由此可见,非苞口通道的开启是小蜂的习惯性行为,
榕小蜂不仅可以从苞口出飞,同样也可以从果壁上打洞出
飞。非苞口通道的开启并不是苞口通道的堵塞所引起的。
表 1 D期苞口通道与非苞口通道开启情况
Table 1 The open position in bud channel and non - bud channel in D
period
比较内容
Comparison
content
苞口通道数
Bud port
channel
非苞口通道数
Non-bud
channel
X1 (变异范围) 1. 00 ±0. 00(1) 1. 03 ±1. 56 (0 ~5)
X2 (变异范围) 1. 00 ±0. 00(1) 0. 37 ±0. 67 (0 ~2)
X3 (变异范围) 0. 97 ±0. 18(0 ~1) 2. 27 ±2. 75 (0 ~10)
2. 3 D期苞口长径与非苞口长径的比较 测量每个 D期苞
口长径及非苞口长径,并求得平均值、SD 及变异范围,结果
见表 2。单因素方差分析表明 D 期苞口长径和非苞口长径
差异不显著。
表 2 D期苞口长径与非苞口长径的比较
Table 2 Comparison of diameter of bud mouth and non - bud mouth
in D period
比较内容
Comparison
content
苞口长径
Diameter
of bud
非苞口长径
Diameter
of bud
P值
P value
X1 (变异范围) 0. 60 ±0. 16(0. 4 ~1. 0)
0. 70 ±0. 12
(0. 5 ~0. 9)
0. 06
X2 (变异范围) 0. 74 ±0. 03(0. 5 ~1. 8)
0. 66 ±0. 14
(0. 5 ~1. 0)
0. 14
X3 (变异范围) 0. 58 ±0. 11(0. 4 ~0. 8)
0. 61 ±0. 15
(0. 4 ~0. 8)
0. 21
2. 4 非苞口通道的开启部位 统计 90 个榕果近苞口端的
非苞口通道数(K1)和远苞口端的非苞口通道的数(K2) ,结
果见表 3。单因素方差分析表明,非苞口通道在果上近苞口
端的分布极显著多于远苞口端。
2. 5 雄蜂形态与通道的开掘 从采集的 90 个果中挑选表
皮上有泛黑的部位,用单面刀片切开,发现为许多未完全贯
通榕果果壳的通道内有小蜂尸体,在显微镜下辨认,确定为
传粉小蜂的雄蜂,表明雄蜂是通道的开拓者。雄蜂的体型与
终生生活在黑暗的花序内、打洞、交尾等活动相适应,表现为
无翅,复眼、触角、跗节均退化,头上的口器具有开掘功能,前
足为掘进足,胫节具刺与距,有利于雄虫在榕果壁上开拓通
道。当高山榕的花序进入雄花期时,花序内的种子和瘿花开
始成熟,瘿花内的榕小蜂开始羽化出飞,雄蜂一般早于雌蜂
羽化出飞,借助其强大的口器咬破瘿花子房壁,爬向栖居雌
性榕小蜂的虫瘿咬破子房壁后与其交配,随后依靠口器及借
助前足的刺与距在苞口或果壁开掘通道。
表 3 非苞口通道的开启部位
Table 3 Open part of non - bud passage
比较内容
Comparison content
K1 K2
P值
P value
X1 (变异范围) 2. 25 ±0. 16(0. 4 ~1. 0)
1. 25 ±0. 12
(0. 5 ~0. 9)
0. 000 2
X2 (变异范围) 1. 65 ±0. 26(0. 5 ~1. 8)
0. 98 ±0. 14
(0. 5 ~1. 0)
0. 000 3
X3 (变异范围) 1. 00 ±0. 11(0. 4 ~0. 8)
0. 33 ±0. 15
(0. 4 ~0. 8)
0. 000 1
3 讨论
据文献记载,小蜂出飞通道的形成有 3 种形式:①榕果
苞口苞片上翘或萎蔫收缩形成小蜂出飞通道;②雄蜂撕咬苞
口苞片开掘苞口通道;③雄蜂在果壁上撕咬开掘形成非苞口
通道。苞口通道应该是隐头果壁的最薄弱之处,是雄蜂开掘
飞向果外的首选通道,但如果果内小蜂数量多,羽化同步,狭
小的通道极易造成小蜂出飞受阻,雄蜂必然开掘新的出飞通
道。有些榕果,如钝叶榕[5]、聚果榕[6]、鸡嗉果榕[7]等,在雄
花期后期榕果果壁变得柔软,果壁结构松散呈囊泡状,富含
水分,不含乳汁,无黏性,传粉雄蜂很容易就开掘出非苞口通
道,但如果果壁细胞含乳汁,例如薜荔[8]、爱玉子[9]、天仙
果[10]等,雄蜂则无法开掘出非苞口通道。非苞口通道的形
成有利于雌蜂出飞,避免出现通道堵塞雌蜂大量死于果内的
现象,非苞口通道是榕 -蜂协同进化的产物。
参考文献
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137939 卷 16 期 叶海燕等 高山榕传粉小蜂的出飞形式