《武汉植物园揭示花蜜在调控群落开花植物与传粉者互作结构中的作用》

  • 来源专题:生物育种
  • 编译者: 季雪婧
  • 发布时间:2025-08-20
  • 植物消耗有限的资源产生花蜜,且这种投入与花蜜的糖浓度密切相关。因此,物种之间花蜜浓度差异应受到特定因素的选择。从传粉者获取报酬的角度看,花蜜越浓、能量回报越高;但对蜂类传粉者来说,浓稠花蜜因黏度提升限制了摄取花蜜的效率;且随着口器长度的增加、获取浓稠花蜜的效率降低。然而,在群落水平上,花蜜浓度是否和如何影响动植物传粉互作结构仍知之甚少。

    中国科学院武汉植物园植物繁殖生态学研究团队在中国横断山脉地区这一全球生物多样性热点地区开展了相关研究。选取了一个具有120余种虫媒开花植物和10余种熊蜂的高山草甸(图1)进行了传粉观测和花蜜等相关花部特征测量,评价了花蜜糖浓度与熊蜂和开花植物互作结构之间的关系,以及不同植物如何通过有效的传粉策略来确保生殖成功。结果表明,熊蜂访问频率对花蜜浓度的变化十分敏感;花蜜浓度和花冠管长度共同塑造了熊蜂与开花植物之间的互作结构。具有越长口器的熊蜂物种倾向访问产生相对稀释花蜜的花;而这些花通常具有较长的花冠管。此外,花蜜越浓稠的花具有更长的花期、被更多的传粉者访问,可能与花蜜移除效率较低有关。获取同一类资源的大量物种之间如何分配资源,是认识和理解多物种稳定共存的关键。本研究通过揭示花蜜糖浓度在传粉互作中的作用,为理解生物多样性热点地区开花植物和熊蜂物种的多样性维持机制提供了新见解。论文“Nectar sugar concentration contributes to structuring bumble bee and plant interactions”发表在生态学期刊Journal of Ecology,已毕业博士研究生伦菡宁为第一作者,杨春锋研究员为通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金(31970253、32270243)的资助。

  • 原文来源:http://www.whiob.ac.cn/xwdt/kydt/yjjz/202508/t20250819_7907207.html
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    • 编译者:季雪婧
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    •     莲(荷花)是我国传统名花之一,颇具观赏价值。开花这一生物学行为是营养生长转向生殖生长的重要标志,开花时间也是决定莲观赏价值的重要因素。前期不同发育时期莲花芽的比较转录组数据表明,FT基因是关键的差异表达基因,暗示其在莲开花调控中的重要作用。然而,NnFT基因的功能及其调控开花的分子机制尚不清楚。     中国科学院武汉植物园莲种质资源与遗传育种研究团队,通过全基因组鉴定分析发现莲中共存在8个NnFT同源基因。其中,NnFT2和NnFT3是两个主要的优势表达同源基因,在花相关器官和叶片中表达水平较高,且它们的启动子活性在叶片的维管组织中表现出较强的GUS信号。进一步,研究结合酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补实验(BIFC),证明NnFT2、NnFT3蛋白能够与诱导开花复合体成员NnFD互作。在拟南芥突变体ft-10中异源表达NnFT2和NnFT3基因,拟南芥突变体的开花时间显著提前,证明NnFT2和NnFT3基因调控植物开花的生物学功能。上述研究揭示了莲NnFTs基因调控开花的分子机制,为莲花期的遗传改良提供了理论依据和基因资源。相关研究成果以FLOWERING LOCUS T?genes control floral induction in lotus为题,发表在《植物生理学与生物化学》(Plant Physiology and Biochemistry)上。研究工作得到中国科学院和国家自然科学基金委员会的支持。
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    • 编译者:hujm
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    • 城市化是人类世最突出的生态过程之一,对全球范围内的生物多样性有着广泛而深远的影响。生境丧失和破碎化,外来物种引入,热岛效应,光、噪音、空气、土壤污染等伴随城市化的各种事件都会改变原有物种的适合度和生活史,种群动态,物种间相互作用,群落结构以及生态系统服务功能。随着全球范围内城市化进程不断增加,研究人员、公众和政府对如何管理城市从而促进生物多样性保护、粮食生产和生态恢复以实现可持续的未来发展产生了浓厚兴趣和广泛关切。植物与动物间的传粉相互作用及其结果是生态系统的关键过程和重要服务功能,地球上近90%被子植物的繁衍以及人类食物的三分之一依赖动物传粉。目前,由于人类活动加剧引起的环境快速变化,世界不同国家和地区报导了不同程度的传粉者种群衰退甚至灭绝;而城市中不同类型绿地被认为可作为特定传粉者的避难所,同时城市农业的兴起和发展带来的社会和经济价值,使得城市传粉互作过程受到广泛关注。在这一背景下,全面客观评价城市提供的高度异质化生境对不同类型传粉者多样性的影响及其潜在原因,分析城市化对传粉服务功能的影响式样和结果,具有重要的科学价值和迫切的现实意义。   中国科学院武汉植物园植物繁殖生态学学科组近年来持续关注城市环境与动植物传粉互作,系统梳理了传粉者多样性的生态价值和综合功能(Plant Diversity, 44: 429-435, 2022),揭示了城市环境对传粉者多样性和传粉服务的影响可以发生在极小的尺度上(Urban Forest and Urban Greening, 65: 127378, 2021)。近期,学科组与德国哈勒·威登堡大学合作,系统收集了全球可用数据并深入分析了城市化与传粉者多样性及传粉服务的关系,并通过对城市环境特征以及传粉者特征分析,提出了一系列可能发挥作用的因子,重点探讨了以下三个科学问题。首先,城市化对传粉者多样性的影响。与自然生境相比,城市中传粉者多度不变,但物种数显著降低;城市内部差异显著,这种差异与城市环境异质性高度有关,中等干扰程度且食物和筑巢资源丰富的生境能支持较高的传粉者多样性。不同类群传粉者响应具有明显差异,鳞翅目昆虫受影响最严重,其次膜翅目和双翅目,而鸟类和鞘翅目未受影响。值得关注的是,城市化促进了外来的传粉者,减少了本地物种,外来物种可能通过竞争花资源、筑巢地点或传播寄生虫和病原体而加剧本地野生物种的保护风险。第二,城市化对具有不同功能性状传粉者的过滤作用。城市化显著减少了地下筑巢、独居性和早春活动的传粉者多样性,但食性多寡、体型大小和活跃时长等不是显著影响因素,未来需对物候、耐热性、飞行能力等影响适应城市环境的性状展开深入研究。第三,城市化对传粉服务的影响。虽然传粉者多样性降低,但是城市传粉者仍然为城市植物提供足够的传粉服务,尤其结籽率,泛化的蜜蜂属和熊蜂属昆虫对城市化耐受程度高,对促进城市植物繁殖成功有重要意义。另外,具对称性花的植物繁殖成功显著增加,而植物来源(外来或者本地)并不影响其在城市中的繁殖成功。   研究首次量化了城市化对传粉者多样性和传粉服务的影响,并探讨了可能的影响因素,提出了潜在的传粉者多样性保护策略。如花资源多样性可以显著提高传粉者的多样性,从而缓解城市化的消极影响。未来城市传粉保护应注重提高绿地的质量和连接性,满足不同生态需求的传粉者,从而增加其多样性。相关结果为城市生态系统中生物多样性保护和管理提供了科学依据,也为城市化在提高人类福祉的过程中如何更好呈现和发挥生态价值提供了思考方向。   研究成果以The effects of urbanization on pollinators and pollination: A meta-analysis为题,发表在生态学旗舰期刊Ecology Letters上。梁欢博士为论文第一作者,德国哈勒·威登堡大学Panagiotis Theodorou博士和杨春锋研究员为共同通讯作者,博士研究生何勇登参与了研究。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDB31010000)、国家自然科学基金项目(32100188,31970253,32270243)的资助。