摘要
刺芒龙胆(Gentiana aristata)作为龙胆属典型高山植物,是解析物种对极端环境适应机制、开发特色药用活性成分及选育耐寒观赏新种质的理想研究材料。为揭示刺芒龙胆的传粉生物学特征及其对高山极端环境的繁殖适应策略,该研究采用野外观测与控制实验相结合的方法,系统探究其开花动态、花粉活力、柱头可授性、花粉/胚珠比(P/O)、繁育系统及传粉昆虫组成等繁殖特征。结果表明:(1)刺芒龙胆具有雌雄异位和不完全雌雄异熟现象,单花花期为(5.97±0.19)d,在隔离昆虫条件下,花期显著延长至(16.13±0.78)d,表现出对高山多变传粉环境的一种适应策略。(2)刺芒龙胆的花粉活力与柱头可授性均可维持约4 d,其中花粉活力在开花第2天达到峰值,柱头可授性则在柱头完全开放后第2天达到最高水平。(3)繁育系统结果表明,不去雄套袋存在结实,推测该结果主要由花冠暂时性闭合引发的自动自交以及蓟马(Thripidae spp.)和蚂蚁(Formica spp.)等小型昆虫的协助自交所致;去雄后自然传粉和不去雄套袋的坐果率和结籽率较低且无显著性差异,表明自交和异交的结实能力相似,但均低于自然传粉。(4)刺芒龙胆的传粉昆虫以灰地种蝇(Delia platura)为优势类群,其访花次数占总访花次数的55.17%,访花频率为(0.24±0.04)times·flower-1·h-1,其余传粉昆虫包括多种蝇类和甲虫等。综上认为,刺芒龙胆花寿命可塑性强,具有异交与自交并存的混合交配方式,其主要传粉者为数量丰富、访花频率较高的蝇类,上述特征是该物种适应高山传粉环境不确定性的关键繁殖策略。该研究结果为刺芒龙胆种质资源保护与药用开发提供了关键理论支撑。
Abstract
Gentiana aristata, a typical alpine species of the Gentiana genus, serves as an ideal research material for analyzing species adaptation mechanisms to extreme environments, developing distinctive medicinal bioactive compounds, and breeding cold-resistant ornamental germplasm. To uncover the pollination biological characteristics of G. aristata and its reproductive adaptation strategies to alpine extreme environments, this study employed a combination of field observations and controlled experiments to systematically investigate its reproductive traits, including flowering dynamics, pollen viability, stigma receptivity, pollen/ovule ratio (P/O), breeding system, and composition of pollinating insects. The results were as follows: (1) G. aristata exhibited phenomena of herkogamy and incomplete dichogamy. The longevity of individual flower of G. aristata was (5.97±0.19) d, which significantly extended to (16.13±0.78) d under insect-excluded conditions, representing an adaptive strategy to the variable pollination environment in alpine regions. (2) Both pollen viability and stigma receptivity of G. aristata were maintained for approximately 4 d, with pollen viability peaking on the second day after anthesis and stigma receptivity reaching its maximum on the second day after the stigma fully opened. (3) The results of breeding system showed the fruit setting in bagging without emasculation flowers was primarily attributed to autonomous selfing via temporary corolla closure and assisted selfing by small insects like thrips (Thripidae spp.) and ants (Formica spp.). The fruit setting rates and seed setting rates were low and showed no significant difference between those flowers under natural pollination after emasculation and bagging without emasculation, indicating that both selfing and outcrossing have similar reproductive success, but both were lower than that under natural pollination. (4) The main pollinator of Gentiana aristata was Delia platura, which accounted for 55.17% of all flower visits, with a visit frequency of (0.24±0.04) times·flower-1·h-1. In addition to D. platura, other pollinators included various flies and beetles. In conclusion, Gentiana aristata exhibits high plasticity in flower longevity and possesses a mixed mating system combining selfing and outcrossing. Its main pollinators are abundant flies that show relatively high floral visitation frequency. These traits collectively represent a key reproductive strategy for adapting to the unpredictability of alpine pollination environments. The findings provide critical theoretical support for the conservation of G. aristata germplasm resources and its medicinal development.
Keywords
高山地区具有低温、强风、多雨及强烈的紫外辐射等极端气候特征,该类严酷的生存环境对植物的繁殖过程构成严峻挑战,尤其是对于虫媒传粉的高山植物而言,极端气候条件会显著削弱传粉昆虫的活动能力和访问频率,最终导致高山植物普遍面临传粉限制问题,这一现象已在多项高山植物研究中得到证实(Jiang & Xie, 2020; 张婵等,2020)。
龙胆属(Gentiana)植物是典型的高山植物类群,主要集中分布在北半球高海拔地区(何庭农和刘尚武,2002)。据统计,该属植物全球有400余种,中国作为其重要分布区,共记录247种,其中绝大多数为一年生或多年生草本植物(中国科学院中国植物志编辑委员会,1988)。为适应高山恶劣环境,该属植物演化出多样化的繁殖策略,如多数龙胆属植物具有低温诱导的暂时性花闭合和授粉诱导的永久性花闭合双重机制,两类机制协同作用可减少雨水对花粉的冲刷以及降低低温对生殖器官的损伤,进而显著提升雌雄繁殖适合度(Bynum & Smith, 2001; He et al., 2005)。除花闭合现象以外,龙胆属植物的繁育系统也表现出对高山环境的适应性特征,如线叶龙胆(Gentiana lawrencei var. farreri)兼具协助自交与异交能力且通过延长花寿命(特别是柱头持续期),弥补了有效传粉昆虫访花频率极低的不足,保障了繁殖成功(侯勤正等,2009)。
刺芒龙胆(G. aristata)分布于我国青藏高原及其周边高山地区,其全草含有落干酸、獐牙菜苦苷、龙胆苦苷等化合物成分,是蒙藏医广泛用于治疗肝、胆等疾病的药物,具有重要的药用开发价值(卢永昌等,2005)。与此同时,刺芒龙胆作为高山特色花卉,花色艳丽,色彩丰富,有紫、蓝、白、粉等多种颜色,极具园艺观赏价值。然而,近年来人类活动与气候变化的不断加剧已对我国若干龙胆类群,如龙胆(G. scabra)和条叶龙胆(G. manshurica)的野生资源造成严重威胁(Zou et al., 2023, 2024)。例如,城市化显著降低了达乌里秦艽(G. dahurica)的传粉者访花频率和传粉者群落的年际稳定性,进一步加剧了花粉限制(Hou et al., 2019)。传粉过程是种子植物生活史延续的核心环节,直接影响植物种群的遗传多样性维持和长期进化适应(张大勇,2004)。从保育实践出发,明确目标物种的传粉生物学特征,是就地或迁地保育等管理决策的必要前提(Barrett, 2010; Rossi et al., 2016b)。例如,当黄管秦艽(G. officinalis)被人为移栽至原生分布区之外时,传粉者丰富度和活动显著降低,整体繁殖适合度下降,种群的长期延续受到威胁(Hou et al., 2022)。因此,在制定保护与可持续利用方案时亟须纳入物种的传粉生态与繁育系统信息。然而,目前关于刺芒龙胆的研究多聚焦于其药用成分提取与开发,对其传粉生物学特征的系统性研究仍较为匮乏。因此,本研究采用野外观测与控制实验相结合的方法,旨在探讨:(1)刺芒龙胆的开花动态如何适应高山极端环境;(2)刺芒龙胆具有怎样的繁育系统,是否依赖昆虫传粉;(3)刺芒龙胆的传粉昆虫组成有何特点,这对于其繁殖成功的保障有何意义。
1 材料与方法
1.1 研究材料
刺芒龙胆,系龙胆科龙胆属一年生草本植物,高3~10 cm。花枝多数,丛生,铺散。花单生于小枝顶端,花冠下部黄绿色,上部蓝色、深蓝色或紫红色,喉部具蓝灰色宽条纹,倒锥形,长12~15 mm(图1)。刺芒龙胆主要分布于海拔1 800~4 600 m的河滩草地、高山草甸和林间草丛(中国科学院中国植物志编辑委员会,1988)。
图
1
刺芒龙胆的植株及花冠结构
Fig.
1
Plant and corolla structure of Gentiana aristata
1.2 研究时间和地点
野外观察和试验于2023年7—10月,在青海省门源县中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站(以下简称海北站)(101°12′—101°23′E、37°29′—37°45′N,3 200 m)开展。该地区属于高原大陆性气候,无明显四季交替,仅有冷暖二季之别,暖季5—10月,冷季11月至次年4月。自1981至2014年期间,海北站年平均气温为-1.1 ℃,最暖月7月和最冷月1月的平均气温分别为10.46 ℃和-14.42 ℃,平均降水量为487.8 mm且84%的降水集中于5—9月,即植物生长季(Wang et al., 2020)。在海北站,刺芒龙胆分布极为广泛,是该地区的优势草本植物之一。
1.3 研究方法
1.3.1 开花动态
设置两种花期观察。(1)自然状态:随机选择30个间距大于10 m的植株,每个植株上标记1个花蕾,每天对其开花过程进行观察记录,包括开花起始、花药开裂与散粉终止、柱头完全张开(进入雌性期)以及花冠萎蔫等时间点。鉴于刺芒龙胆存在暂时性花闭合的现象,日观测自单花开放起持续至当天闭合,当30朵花全部进入永久性闭合后结束观察。(2)隔离昆虫:随机选择38个间距大于10 m的植株,每个植株上标记1个花蕾,使用细网眼纱袋套袋隔离昆虫,自花蕾期起每天观察记录,具体过程同上。
1.3.2 花粉活力与柱头可授性检测
采用花粉萌发率法(Dafni, 1992)测定花粉活力。于刺芒龙胆盛花期,每天9:00随机选取5个间距大于10 m的植株,每个植株上选择1朵初开的花朵套袋,以隔离传粉昆虫来防止花粉损失,连续操作6 d,第6天集中取各处理花的花药置入含10%蔗糖溶液的离心管,室温(15~20 ℃)培养24 h后转入4 ℃冰箱终止萌发,于光学显微镜下计数,以花粉管长度达到2 mm作为判断其是否萌发的标准,并计算花粉萌发率,以此表征花粉活力。
柱头可授性:于刺芒龙胆盛花期,连续6 d于每天9:00随机选取15个间距大于10 m的植株,每个植株选择1朵柱头刚张开的花,去雄后套袋隔离昆虫,于第6天下午,对每天选取的15朵花均采用距离大于10 m刚开放花朵的花粉进行人工异交授粉,待果实成熟未裂时收取,统计每个果实的成熟与败育种子数,以结籽率表征柱头可授性,结籽率(%)=发育种子数/(发育种子数+ 败育种子数)×100。
1.3.3 花粉/胚珠比(P/O)
随机选取21个位于不同植株上的花蕾,用FAA固定液(福尔马林∶乙酸∶95%乙醇=5∶5∶90,V/V/V)保存。依据Dafni(1992)的方法,通过预试验发现单花5枚花药的花粉数量没有显著性差异,因此每朵花中取1枚雄蕊置于离心管中,加入少量洗涤剂和95%乙醇定容至2 mL,充分捣碎并混匀,吸取10 μL悬液于载玻片上,在光学显微镜下重复计数10次取均值,单花花粉总量按“单枚雄蕊平均花粉数×200×5”计算。随后在体视显微镜下解剖子房统计胚珠数,计算花粉/胚珠比(P/O)。
1.3.4 繁育系统检测
随机选择180个位于不同植株的花蕾,进行以下6组处理(每种处理各30朵)。(1)自然传粉:不做任何处理作为对照。(2)去雄后自然传粉:花蕾期去雄。(3)不去雄套袋:花蕾期套袋。(4)去雄套袋:花蕾期先去雄后套袋。(5)人工自交:花蕾期先去雄后套袋,待柱头完全张开(进入雌性期)后用同株花粉进行人工授粉后重新套袋。(6)人工去雄异交:花蕾期先去雄后套袋,待柱头完全张开(进入雌性期)后用距离> 10 m的异株花粉进行人工授粉后重新套袋。所有套袋一直到花冠永久闭合为止去除,1个月左右收集成熟但未裂开的果实,统计坐果率和结籽率。
1.3.5 传粉昆虫观察
于盛花期晴朗无风的天气进行。在9:00—18:00进行观察,以30 min为1个周期,每个周期内随机选择5个间距大于10 m的植株并统计每株的花数量,累计观察时长为30 h(共60个周期),共记录300个植株(每周期记录5株),记录指标包括传粉昆虫种类、个体数、访花时间及被访花朵。结束后用捕虫网采集传粉昆虫样本,置于变色硅胶中干燥保存以便鉴定。
1.3.6 数据分析
数据分析采用SPSS 27.0统计软件进行。所有数据均以平均值±标准误表示,n代表样本量。正态性检验(Shapiro-Wilk)结果表明所有数据均不服从正态分布,对于花期数据,采用非参数检验中的Mann-Whitney U检验进行两组差异显著性分析;对于花粉活力、柱头可授性和繁育系统结籽率数据采用非参数检验中K个独立样本的Kruskal-Wallis检验进行多组差异显著性分析;对于坐果率数据,采用卡方检验(Pearson χ2)进行多组差异显著性分析,事后两两比较结果采用Bonferroni校正(15次比较,α=0.05/15 ≈ 0.003 3)。
2 结果与分析
2.1 开花动态
刺芒龙胆开花后,5枚花药占据花中心位置并包围雌蕊,柱头位于花药下方。单花完全开放后即进入花药散粉期(图2:A),伴随散粉过程花药逐渐向四周散开并最终贴合于花冠壁上,自然传粉下散粉持续时间大约为4 d。花开放后,花柱逐渐伸长,大约2 d后柱头张开(图2:B),直至花永久闭合。以上结果表明,刺芒龙胆具有雌雄异熟和雌雄异位的花特征,但雌雄异熟并不完全。在隔离昆虫条件下,刺芒龙胆的柱头展开期和总花期均显著长于自然传粉(表1)。
图
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刺芒龙胆花期形态变化
Fig.
2
Morphological change in Gentiana aristata during the flowering period
表
1
刺芒龙胆在自然传粉和隔离昆虫条件下的柱头展开期和总花期
Table
1
Stigma opening period and total longevity of Gentiana aristata under natural pollination and insect-isolated condition
花粉活力检测结果显示,刺芒龙胆的花粉萌发率在单花完全开放后的前3 d均维持较高水平(>55%),每日间差异不显著,至第2天出现峰值(71.12±3.31)%,随后第5天和第6天的花粉萌发率显著下降(<20%),据此判断有效花粉活力可以维持4 d左右(图3)。
图
3
刺芒龙胆在不同时间的花粉萌发率
Fig.
3
Pollen germination rates of Gentiana aristata at different time
柱头可授性检测结果显示,刺芒龙胆的结籽率在柱头完全张开(进入雌性期)后的前4 d之间不存在显著性差异且维持在比较高的水平,峰值出现在第2天(71.11±7.91)%,到第5天和第6天结籽率明显降低(<20%),表明柱头可授期约为4 d(图4)。
图
4
刺芒龙胆不同柱头持续时间人工异交授粉结籽率
Fig.
4
Seed setting rates of Gentiana aristata obtained after hand outcrossing pollination at different time of stigma lasting
2.2 花粉/胚珠比(P/O)
刺芒龙胆的单花花粉数量为24 521.19±800.61(𝑛=21),单花胚珠数量为132.43±4.28(𝑛=21),花粉/胚珠比(P/O)为187.78±7.09(𝑛=21)。
2.3 繁育系统
繁育系统检测试验中,去雄套袋处理的坐果率和结籽率极低,可能与偶尔进入网袋的蓟马(Thripidae spp.)和蚂蚁(Formica spp.)等小型昆虫辅助传粉有关,同时无法完全排除无融合生殖(或孤雌生殖)的可能性。不去雄套袋处理存在结实,一方面可能有上述小型昆虫传粉,更重要的是在花冠暂时性闭合过程中,花药可能接触柱头完成自动自交。去雄后自然传粉和不去雄套袋的坐果率和结籽率较低且无显著性差异,表明自交和异交的结实能力相似,但均低于自然传粉。自然传粉的坐果率和结籽率与人工异交相比无显著性差异,表明自然传粉不存在传粉限制(表2)。
表
2
刺芒龙胆在6种不同繁育处理中的坐果率和结籽率
Table
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Fruit setting rates and seed setting rates of six different breeding treatments of Gentiana aristata
2.4 传粉昆虫
刺芒龙胆的主要传粉昆虫为灰地种蝇(Delia platura),其访花频次占总访花频次的55.17%,访花频率为(0.24±0.04)times·flower-1·h-1(𝑛=300)。其他传粉昆虫包括多种蝇类和甲虫等,其总访花频率为(0.22±0.03)times·flower-1·h-1(𝑛=300)。
3 讨论与结论
3.1 开花动态
刺芒龙胆在开花过程中表现出雌雄异位与不完全雌雄异熟的特征,即花药与柱头在功能上存在时空上的分离。此类花部特征在龙胆属植物中极为普遍(Webb & Pearson, 1993),如麻花艽(Gentiana straminea)(Duan et al., 2005)、线叶龙胆(侯勤正等,2009)和蓝白龙胆(G. leucomelaena)(Mu et al., 2014)等。关于雌雄异熟与雌雄异位的进化意义,早期研究多认为其核心功能是避免自交以维持遗传多样性,而当前的主流观点则指出,更重要的适应意义在于减少雌雄功能干扰,即避免花粉覆盖柱头阻碍授粉或柱头分泌物影响花粉活力,从而提升雌雄配子的利用效率(Ye et al., 2019; Zhao et al., 2023; Kwok et al., 2023)。然而,当异花传粉者不足时,这种雌雄功能分离往往会呈现缩小趋势(Bertin & Newman, 1993)。为适应高山不稳定的传粉环境,刺芒龙胆表现出不完全的雌雄异熟(雌雄性功能展现的重叠),从而为自动自交提供可能性,进而实现了繁殖保障。
此外,刺芒龙胆还具有明显的暂时性花闭合现象,在低温、阴雨等不良天气条件下,花冠会迅速发生闭合,待天气转好后重新开放。该地区同域分布的其他龙胆属植物如麻花艽(He et al., 2005)和线叶龙胆(侯勤正等,2009)均存在这一现象。已有研究表明,这种由温度诱导的暂时性花闭合是对高山地区夏季频发暴风雨的适应,可减少雨水对花粉的冲刷,以及避免低温对生殖器官的伤害,同时维持花粉活力和柱头可授性的稳定(Bynum & Smith, 2001;He et al., 2005;Yan et al., 2010;安宇梦等,2021)。本研究中刺芒龙胆的花粉活力与柱头可授性均能维持4 d,推测暂时性花闭合对延长生殖功能持续时间起到了关键保障作用。
值得注意的是,传粉环境对花期长度的调控作用在刺芒龙胆中表现显著:隔离昆虫条件下,刺芒龙胆的柱头展开期和单花花期均显著延长,这一结果与同域分布的麻花艽(Duan et al., 2007)和线叶龙胆类似(侯勤正等,2009),支持“花寿命可塑性”理论(王玉贤等,2020)。恶劣的高山环境使得传粉昆虫的数量和活动频率均极不稳定,当面
对传粉昆虫不足时,刺芒龙胆通过延长花的展现时间,增加了昆虫的访花概率,从而提高了授粉的可能性,这种“坐和等”的策略是对不利传粉环境的一种有效补偿机制(Xu & Servedio, 2021)。
花粉活力和柱头可授性是影响有性繁殖成功的两个关键因素(田晓玲等,2024)。不同植物的花粉活力持续时间差异极大,短则几小时(郭红超等,2014),长的可达数月至1年(胡适宜,2005)。刺芒龙胆的有效花粉活力大约可以维持4 d,与同属植物线叶龙胆(侯勤正等,2009)和粗茎秦艽(G. crassicaulis)(张昭等,2025)相似,均属于花粉活力较短的类型。植物柱头可授期长短受单花花期、开放时间和天气条件等影响,通常介于数小时至数天之间(李旭新等,2018)。刺芒龙胆的柱头可授期约4 d,而同域分布的线叶龙胆则长达11 d。这主要是由于后者属于晚花期植物,其两种主要传粉者克什米尔熊蜂(Bombus kashmirensis)(0.006 times·flower-1·h-1)和苏氏熊蜂(B. sushikini)(0.005 times·flower-1·h-1)的访花频率非常低,因此植物通过延长柱头可授期来增加授粉概率(侯勤正等,2009)。但是,花的持续开放是一个消耗资源的过程(Xu & Servedio, 2021)。刺芒龙胆的访花频率远高于线叶龙胆,植物在花朵充分传粉后,可通过调控缩短花期,优先将资源投入新花建成和种子发育(王玉贤等,2020)。
3.2 繁育系统
根据Cruden(1977)的花粉/胚珠比(P/O)评判标准,刺芒龙胆的繁育系统属于兼性自交,控制授粉实验也表明其具有自交亲和性。刺芒龙胆的花在开放状态时,雌雄异位的花特征有效阻止了单花的自动自交,这有利于优先保障异花花粉的传递。然而,当夜间或阴雨天花冠发生暂时性闭合时,不完全雌雄异熟使得处于可授期的柱头与具有活性的花药在封闭的花冠内发生接触,从而能够实现自动自交,这可能是不去雄套袋处理存在结实的主要原因。此外,套袋处理无法完全隔离蓟马和蚂蚁等小型昆虫,这些昆虫在花内的爬动也可能引起协助自交。综上所述,刺芒龙胆呈现异交与自交并存的混合交配方式,该特征与龙胆属其他植物具有一致性(Duan et al., 2005; Yan et al., 2010; Rossi et al., 2016a)。这一现象揭示了龙胆属植物面对高山环境中昆虫访花频率较低的选择压力,演化出同时兼顾促进异交与保障繁殖的适应策略。然而,自交可能导致不同程度的近交衰退,例如在黄龙胆(G. lutea)中,自交后代的种子重量和发芽率均显著低于异交后代,这使得自花授粉所具有的潜在优势几乎被完全抵消(Rossi et al., 2016b)。因此,在后续研究中,我们需要进一步比较刺芒龙胆在不同授粉处理下后代的适合度,以明确其近交衰退的程度,从而更为全面地评估不同交配方式在繁殖成功与种群维持中的实际贡献。
3.3 传粉昆虫
龙胆科植物被认为是典型的熊蜂(Bombus spp.)传粉植物。保加利亚西南部林地和亚高山草甸的Gentiana asclepiadea由8种熊蜂传粉(Kozuharova & Simeonov, 2022),青藏高原东南部高寒草甸的管花秦艽由5种熊蜂传粉(Hou et al., 2022),海北站地区同域分布的多种龙胆科植物也主要由熊蜂传粉(段元文和刘建全,2003;何亚平和刘建全,2004;Duan et al., 2005;侯勤正等,2008,2009)。然而,在本研究中,刺芒龙胆的主要传粉昆虫为蝇类,没有观察到熊蜂访花。Dai等(2022)在青藏高原东部若尔盖高原湿地的研究发现,不同生境中的刺芒龙胆其传粉者存在差异,其中分布在干燥生境的粉花种群和分布在中间型生境的蓝花种群主要由熊蜂访问,而分布在湿润生境的白花种群则由蝇类访问。在海北站地区,刺芒龙胆不存在白花类型,我们观察到的粉花和蓝花类型在同一生境中为混生状态且主要传粉昆虫均为蝇类。有研究表明,在青藏高原高寒草甸中,虽然蝇类的传粉效率显著低于熊蜂,却在物种丰富度与种群数量上占据绝对优势(王林林,2020;Tong et al., 2021;Wang et al., 2022, 2024)。由于熊蜂数量不足且年际间访花频率波动较大,在海北站主要由熊蜂授粉的龙胆科植物(如麻花艽和线叶龙胆)中,普遍存在不同程度的传粉限制(Duan et al., 2005, 2007;侯勤正等,2009),因此海北站的刺芒龙胆种群主要依赖数量丰富、访花频率较高的蝇类作为传粉昆虫,从而提高了繁殖成功率。McCabe和Cobb(2021)针对全球多地区研究的综合分析表明,随着海拔升高,传粉者群落普遍呈现从蜂类主导到蝇类主导的转变模式,这一现象与高海拔环境中温度下降、湿度增加以及植被结构变化密切相关。蝇类幼虫多发育于湿润或半水生环境,使其更能适应高海拔地区的气候条件(McCabe et al., 2019)。尽管就单次访花效率而言,蝇类通常低于蜂类,但其往往通过更高的访花频率弥补这一不足(Raguso, 2020),这种补偿机制使蝇类能够为高山植物提供可靠的传粉服务。
传粉者类群间因访花频率和访花行为的不同,其对植物繁殖的最终贡献存在显著性差异。Rossi等(2014)发现,黄龙胆的不同种群中存在多种传粉昆虫,包括熊蜂、蜜蜂、胡蜂、蝇类、甲虫和蚂蚁等,这些传粉者在访花忠诚度(floral fidelity)和传粉者效能(pollinator performance)方面,不仅在不同类群间存在显著性差异,而且同一类群在不同生境之间也表现出明显差异。此外,Mu等(2014)的研究表明,在蓝白龙胆种群开花的初期、中期和末期,不同传粉者的访花频率也呈现出显著变化。与此类似,麻花艽受到的访花强度和花粉限制程度也存在显著的年际与海拔差异(Duan et al., 2007)。本研究中,除蝇类以外,刺芒龙胆的传粉者还包括蚂蚁、甲虫等,这些传粉者在自花授粉与异花授粉过程中的贡献是否存在差异,以及传粉者的种类组成和访花频率是否会在不同生境、不同年份和不同开花时期发生变化,均是值得进一步深入探究的科学问题。
3.4 结论
综合本研究结果可知,刺芒龙胆具有不良天气诱导的花闭合现象,面对不稳定的传粉环境时能通过延长花期增加授粉概率,自交和异交相结合的混合交配方式以及蝇类为主的传粉昆虫组成共同为其提供了繁殖保障,是其适应高山极端环境的重要繁殖策略。本研究仅基于单一生长季、特定地点、生境及花期开展,后续研究需要在多年际尺度上,选取不同海拔梯度、生境类型及开花时期进行拓展,以验证当前结论的普适性,并进一步提升其在物种保育与恢复实践中的应用价值。
致谢中国科学院海北高寒草甸生态系统定位研究站为本研究提供了便利条件;中国科学院西北高原生物研究所的张振华研究员和周华坤研究员对野外工作给予了支持和帮助。


