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那些异乎寻常的自花授粉方式:《植物学》停课不停学(十三) 精选
2020-3-23 18:37
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自花传粉严格意义上是指花粉传送到本朵花柱头上,实际应用中,同株异花间和同品种异株间传粉也被称为自花传粉。自花传粉植物必须两性花、雄蕊花粉囊和雌蕊胚囊须同时成熟、且柱头接受自身花粉无障碍。最典型自花传粉是闭花传粉,由于雌雄蕊成熟时花瓣闭合,故其柱头上只能接受本朵花的花粉,如豌豆等。

一般情况下,植物自花传粉过程中可借助于风媒,也可借助于虫媒。一些生长在特殊环境中的植物进化出了一些比较奇特和令人叹为观止的自花授粉方式,如黄花大苞姜是通过花粉自己的滑动完成自花传粉、大根槽舌兰的雄蕊则以完全主动、甚至有反重力的行为来完成授粉、金创小草通过柱头移位来完成传粉过程。所有这些授粉行为都刷新了对自花传粉过程认知。


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黄花大苞姜的滑动传粉:黄花大苞姜是姜科多年生宿根草本植物,其花序每天只开一朵花,自然状态下只能开放2天,在第二天下午15:00以后开始凋谢。其传粉方式比较有趣,是通过花粉滑动的方式实现传粉。相关传粉过程以标题为Botany: A new self-pollination mechanism (2004, 431: 39-40) 发表在Nature杂志上。

其具体传粉过程如下:早上6:00-6:30时,花开始开放的同时花药花粉囊开裂,油质液浆状花粉从花粉囊溢出,然后很快铺满于花药面,然后慢慢流向柱头;当天下午15:00到第二天早上7:30,花粉陆续流到柱头喇叭口,实现自花传粉。由于黄花大苞姜生长在亚热带季雨林中,“花粉滑动自花授粉”应该是黄花大苞姜长期适应其高度潮湿和缺乏传粉昆虫的生境的结果(全文见:https://www.nature.com/articles/431039b.pdf)。


大根槽舌兰的逆重力做功传粉:大根槽舌兰为兰科槽舌兰属植物,该植物雌蕊柱头位于雄蕊下后方,且二者之间存在蕊喙结构(花药和柱头间的舌状组织),阻碍了花粉和柱头直接结合;同时,研究人员经过连续三个开花季节的野外观察,未发现有任何昆虫的停留。大根槽舌兰自花传粉过程的发现刷新了人们对生殖方式,其雄蕊以完全主动的方式完成整个授粉行为,在传粉过程中有两次向上弯曲逆重力做功而完成传粉过程,相关传粉过程以标题为Pollination: Self-fertilization strategy in an orchid (2006, 441: 945–946) Nature上发表。

其具体传粉过程如下:当大根槽舌兰的花完全开放时,原本覆盖在花粉囊上的帽状部分向上打开并脱落;当雄蕊及其上花粉团暴露在空气中后,其中一条向下弯曲再向前伸出,越过蕊喙;随后雄蕊向下弯曲再向后折回,花粉团处于蕊喙的下方;雄蕊最终再次向上弯曲,将花粉团送入蕊喙底部柱头空腔,雄蕊将一直保持“环形”直至受精卵形成。在整个传粉过程中,花药整整绕转了360度,该传粉方式真是让人叹为观止(全文见:https://www.nature.com/articles/441945a)。


金疮小草的雄蕊和柱头的换位授粉:金创小草为唇形科筋骨草属多年生草本植物,由于其雌蕊和雄蕊的性成熟时间不一致,故其在开花过程中,雄蕊和柱头位置会发生一定的变化。刚开花时,柱头在雄蕊上方,随着开花过程进行,雄蕊和柱头会朝着对方运动而互换位置。正常情况下,雄蕊先成熟,花药位于传粉者通道上,而此时并无活性的柱头则在花药上方;因此,这个时间内传粉者在接触花药过程中带走花粉。当雌蕊性成熟时,柱头已运动至原来花药所在位置,已经散完粉的花药则运动至原来柱头位置,即柱头在花药下方,此时传粉者可有效接触柱头并将花粉授在具有活性的柱头上而完成传粉过程(详细介绍:有趣,金创小草原来是这样传粉的!http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=3319332&do=blog&quickforward=1&id=1206677


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