《Current Biology》發(fā)表黃雙全課題組“植物保護花粉的新策略”
國際生物學綜合性期刊《當代生物學》4月22日刊發(fā)了我校生命科學學院進化與生態(tài)學研究所黃雙全教授及其研究生在傳粉生態(tài)學研究的一項重要進展：Wang X-Y, Tang J, Wu T, Wu D, Huang S-Q. 2019. Bumblebee rejection of toxic pollen facilitates pollen transfer. Current Biology, 29(8): 1401-1406. 他們發(fā)現(xiàn)川續(xù)斷屬植物提供可口的花蜜吸引熊蜂傳粉者，而有苦味的花粉防御花粉被熊蜂采集。含有川續(xù)斷皂苷的花粉被動粘附在熊蜂蟲體上，花粉不被熊蜂梳理“打包”帶回蜂巢，而被有效地傳遞到處于“雌性期”花的柱頭上，促進了異花傳粉。團隊開展的一系列實驗表明，熊蜂幫助傳遞花粉而不消耗花粉，這是首次證實了植物中存在保護花粉的化學防御策略。
近年來，黃雙全教授團隊依托華中師范大學香格里拉野外生物學研究站，在國家自然科學基金重點項目等的資助下，堅持在我國西南山區(qū)開展了植物與傳粉者互作的研究。他們注意到夏季當?shù)氐男芊漕l繁訪問草本植物川續(xù)斷屬植物（包括川續(xù)斷Dipsacus asper和大頭續(xù)斷D. chinensis兩個種）的頭狀花序，熊蜂采集花蜜但很少收集川續(xù)斷屬植物的花粉（如彩圖顯示）。這項傳粉生態(tài)學研究在Current Biology發(fā)表后，中文《科學網(wǎng)》以“中國科學家發(fā)現(xiàn)花朵傳粉的小心機”（http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/425099.shtm）進行了報道，國家自然科學基金委科學基金通訊第45期進行了轉(zhuǎn)載?！吨袊茖W報》在發(fā)現(xiàn)進展欄目中以“華中師范大學揭露花朵傳粉‘小心機’”進行了報道。
Current Biology是Cell出版社（美國）旗下1991年創(chuàng)辦的綜合性、有廣泛影響的雜志，為雙周刊。發(fā)表生物學所有領(lǐng)域的成果，包括從微觀的分子生物學到宏觀的進化研究，5年平均影響因子在10左右。
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/4/425099.shtm
中國科學家發(fā)現(xiàn)花朵傳粉“小心機”
渾身沾滿花粉卻不收集的熊蜂，引起了研究者注意。（黃雙全供圖）
自然界中，許多開花植物要依靠蜂類傳粉。靜靜等待蜂類靠近的花朵看似被動，其實也有自己的“小心機”。華中師范大學生命科學學院教授黃雙全課題組發(fā)現(xiàn)，植物會采取化學防御策略，促使蜂類幫助傳遞花粉但不消耗花粉。相關(guān)研究4月11日發(fā)表于《當代生物學》。
黃雙全課題組以熊蜂為研究對象，發(fā)現(xiàn)其在采集花粉和花蜜時的異常行為：在川續(xù)斷和大頭續(xù)斷兩種植物的頭狀花序上覓食時，熊蜂只顧吸食花蜜，渾身沾滿花粉卻不收集。
“蜂的生長發(fā)育需要富含多種蛋白質(zhì)的花粉。一般情況下，熊蜂不僅會采集花蜜，還會用前后足把身上的花粉‘打包帶走’，運回蜂巢。”黃雙全告訴《中國科學報》。
通過化學成分檢測，課題組的研究人員找到了熊蜂異常行為的原因：兩種川續(xù)斷屬植物的花粉中含有名為川續(xù)斷皂苷Ⅵ的有毒物質(zhì)，不僅帶有苦味，還會影響蜂類幼蟲的正常發(fā)育。
為了進一步確定川續(xù)斷皂苷Ⅵ對熊蜂采蜜行為的影響，研究人員在花蜜中添加不同濃度的皂苷，觀察熊蜂的行為。他們發(fā)現(xiàn)，熊蜂會隨機飛向皂苷濃度不同的花序，但在接觸到花蜜后，一旦發(fā)現(xiàn)皂苷濃度較高就會很快飛走，如果皂苷濃度較低，則會繼續(xù)采集花蜜。這說明熊蜂無法憑借氣味辨別皂苷，在接觸到花粉后才會做出反應(yīng)。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，不同種類的熊蜂對花粉中皂苷毒性的耐受力不同。
十分依賴蜂類傳粉的花朵為何會產(chǎn)生有毒的花粉？黃雙全指出，花朵提供花粉和花蜜，蜂類幫助傳粉，雙方的互惠關(guān)系為常人所熟知，但二者間也存在競爭關(guān)系。“熊蜂會收集無毒的花粉喂養(yǎng)幼蟲，但若花粉過多地被蜂類采集，植物的受精結(jié)實就可能出現(xiàn)花粉不足的問題。”
不過，花粉有毒并不意味著熊蜂與花朵間的合作破裂。雖然花粉不討喜，但川續(xù)斷仍會提供可口的花蜜吸引傳粉者。熊蜂若不收集身上的花粉，飛往其他花朵上時，這些花粉就很容易落到花的柱頭上，從而促進了植物的異花傳粉。
這項傳粉生態(tài)學研究首次證實了植物中存在保護花粉的化學防御策略。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cub.2019.03.023
（編輯：池煜瑤）
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