草果兩型植株的繁育差異研究

李國棟　張洪武　劉小莉　錢子剛　管開云　楊耀文

摘要： 草果（Amomum tsaoko）是具有柱頭卷曲機(jī)制的姜科植物，該研究通過觀察和分析傳粉者的訪花行為、草果的花蜜分泌和最終的結(jié)實(shí)率，探索其花蜜分泌模式與傳粉行為的相互關(guān)系，以及對(duì)其兩型植株繁殖的影響。結(jié)果表明：草果兩型植株的花蜜分泌在1 d花期的16：40—19：00期間達(dá)到高峰；上舉型花比下垂型花能夠提供更多的花蜜，下垂型花的花蜜分泌受環(huán)境溫度、光照、濕度的顯著影響，其結(jié)實(shí)率也顯著低于上舉型花。中華蜜蜂（Apis cerean cerana）是觀察點(diǎn)頻率最高的有效傳粉者，在1 d花期里訪花頻率呈現(xiàn)雙峰模式，訪花行為受到溫度和濕度的顯著影響，78% 或18 ℃ 較適宜訪花。1 d花期中溫度、濕度的變化，以及花蜜的動(dòng)態(tài)分泌模式共同促進(jìn)這一雙峰訪花模式的形成。草果花蜜分泌模式和雙峰訪花模式均與草果的柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)匹配，對(duì)吸引昆蟲精確傳粉、維持柱頭卷曲機(jī)制有重要意義。草果兩型植株之間，環(huán)境因素對(duì)它們花蜜分泌的影響顯著不同，導(dǎo)致傳粉者不同的訪花行為反應(yīng)和繁殖結(jié)果。適當(dāng)增加居群中上舉型植株數(shù)量，可能是提高產(chǎn)量的一個(gè)有效方法。

關(guān)鍵詞： 草果， 花蜜分泌速率， 雙峰訪花模式，結(jié)實(shí)率， 繁殖

中圖分類號(hào)： Q945

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

文章編號(hào)： 10003142（2017）10131210

草果（Amomum tsaoko） 果實(shí)為常用中藥，味辛性溫，歸脾、胃經(jīng)；有溫中健胃、消食順氣、祛寒濕的功能；用于治療心腹疼、食積不消、止瀉、嘔吐、食欲不佳、咳嗽痰多、胸滿腹脹等癥（Chinese Pharmacopoeia Commission，2015）；也作辛香料添加于食物中。因此，草果在云南作為一種經(jīng)濟(jì)作物栽培，如何提高其產(chǎn)量和質(zhì)量成為影響生產(chǎn)的核心問題。姜科植物有約1 300種，是亞洲熱帶地區(qū)物種多樣性最豐富的一個(gè)類群（Larsen et al，1998）。姜科植物的性表達(dá)較豐富，其中之一為柱頭卷曲機(jī)制（Smith，1989； Cui et al，1996； Sakai & Nagamasu，1998； Renner，2001； Barrett，2002； Ren et al，2007）。柱頭卷曲機(jī)制是通過柱頭的卷曲運(yùn)動(dòng)而改變其位置，避免自交、促進(jìn)雜交的一獨(dú)特的、主動(dòng)的機(jī)制（Renner，2001； Li et al，2001a， b， 2002；Zhang & Li，2002； Barrett，2002； Wang et al，2005a，b； Takano et al，2005）。草果是具柱頭卷曲機(jī)制的姜科植物（Cui et al，1996）。因此，在一個(gè)草果居群中，同時(shí)存在上舉型和下垂型兩類植株，它們的主要區(qū)別在于開花時(shí)柱頭卷曲的方向不同，從而使得兩類植株的花在傳粉中處于互惠的狀態(tài)（Cui et al，1995； Li et al，2001a， b）。草果單朵花的花期僅為1 d；在1 d花期的上午，上舉型植株的花（上舉型花）：柱頭下垂，處于接受花粉的狀態(tài)；下垂型植株的花（下垂型花）：柱頭上舉以避開傳粉昆蟲，爾后花藥開裂。下午，下垂型花的柱頭下垂而接受花粉，上舉型花的柱頭上舉以避開傳粉昆蟲，花藥開裂。因此，下垂型花為雄性先熟，其上午為上舉型花提供花粉；上舉型花為雌性先熟，其下午為下垂型花提供花粉。

植物繁殖期間，通常需要提供報(bào)酬來吸引傳粉者，而花蜜是一個(gè)重要的報(bào)酬（Kayna et al，2011）。已有的研究表明：越是報(bào)酬豐厚的植物越能獲得傳粉者更多的訪問（Waddington，1981； Zimmerman，1983； Galen & Plowright，1985； Thomson et al，1989； Cresswell，1990； Neff & Simpson，1990； Real & Rathcke，1991； Mitchell，1993）；傳粉者的訪花頻率影響植物的適合度（Zimmerman，1983； Real & Rathcke，1991； Mitchell & Waser，1992； Mitchell，1993； Hodges，1995）；花蜜分泌可能與傳粉者、環(huán)境因素、植物資源的配置等因素有關(guān)系（Ordano & Ornelas，2004）。植物均以特定的節(jié)律分泌花蜜，以更好吸引傳粉者（Kayna et al，2011）；花蜜分泌模式可能暗示了某種動(dòng)物和植物之間的關(guān)系（Galetto & Bernardello，2004， 2005）。姜科植物的主要傳粉者為蜜蜂、鳥等長(zhǎng)喙動(dòng)物（Ippolito & Armstrong，1993； Kato et al，1993； Sakai et al，1999）；它們和姜科植物的花之間存在協(xié)同進(jìn)化關(guān)系（Kato et al，1993）。傳粉者和花之間互惠的相互作用一直是進(jìn)化生態(tài)學(xué)的一個(gè)核心問題（Yuan et al，2007； Kim et al，2011）。因此，探索具有柱頭卷曲機(jī)制的草果以什么樣的節(jié)律分泌花蜜，以及如何與傳粉昆蟲之間建立相互關(guān)系而影響其繁殖，不僅具有進(jìn)化生態(tài)學(xué)的意義，而且還可為如何提高草果產(chǎn)量提供傳粉生物學(xué)和繁育生物學(xué)的依據(jù)。對(duì)草果繁育過程的探索也是研究如何提高其果實(shí)產(chǎn)量的必要前提。基于此，本研究主要關(guān)注以下三個(gè)問題：（1）在1 d的花期里，草果花蜜分泌模式是怎樣的？（2）草果花蜜分泌模式和傳粉昆蟲之間如何建立聯(lián)系？（3）草果兩型植株的繁育是否有差異？

1材料與方法

1.1 材料

草果為多年生植物，通常高2～3 m。穗狀花序生于根莖，小花密集?；ㄆ?—6月，9—12月果實(shí)成熟（Wu & Raven，2000）。在實(shí)驗(yàn)觀察點(diǎn)，花序通常由21～135朵鮮黃色的小花組成，每天2～15朵小花開放，單花壽命1 d，黎明開放，黃昏凋萎；花蜜由兩個(gè)肉質(zhì)的上位腺體分泌，積累在花冠管基部。草果區(qū)別于同屬其他植物的3個(gè)形態(tài)特征：唇瓣鮮黃色，且有兩條紅色的花蜜指引帶；具有藥隔附屬體；葉舌棕紅色、革質(zhì)。

1.2 野外觀察點(diǎn)

草果分布在云南，但在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)其野生居群幾乎滅絕（Wu & Raven，2000）。野外觀察點(diǎn)設(shè)在高黎貢山潮濕的山谷里，居群 1 （24°50.289′ N， 98°46.501′ E， 海拔2 070 m）距離居群2（25°3.702′ N， 98°30.129′ E， 海拔2 219 m）約3 km，居群四周均有常綠闊葉林遮蔽。草果生長(zhǎng)在山谷坡面和谷底，已經(jīng)超過20多年。

1.3 野外觀察

野外觀察在盛花期進(jìn)行，即2007—2009年每年的5月。在居群1隨機(jī)選取兩型植株各12株，共24株，每一植株連續(xù)觀察2～3 d，每天隨機(jī)選取2～4朵花。每朵花均掛牌標(biāo)記，開放前用單層紗布罩套以避免昆蟲訪花。開花期間，每間隔2 h，用一次性注射器（刻度精度為0.01 mL）（Li et al，2006）抽取每朵花分泌的花蜜。為探索花蜜分泌模式，一共檢測(cè)了77朵上舉型花和83朵下垂型花。每間隔30 min，在居群中心監(jiān)測(cè)并記錄溫度和濕度變化。

1.4 野外實(shí)驗(yàn)

在同一天同一居群，隨機(jī)選取3個(gè)同型植株，每一植株隨機(jī)選取8～14朵花，隨機(jī)分為2組。第1組為控制組，開花前用黑布包裹以避免陽光透射，用光度儀（ZDS-10）測(cè)量花朵的光照度為0 lx；第2組為對(duì)照組，開花前僅用單層紗布罩套花朵，以避免昆蟲訪問，觀察期間花朵的光照度為155～91 300 lx。被選取的花朵均掛牌標(biāo)記；開放期間，每間隔2 h，用一次性注射器（刻度精度為0.01 mL）抽取每朵花分泌的花蜜。為探索光照對(duì)兩型花花蜜分泌的影響，一共觀察上舉型花40朵，下垂型花38朵。

1.5 傳粉觀察

對(duì)2個(gè)草果居群的傳粉觀察超過90 h，并用相機(jī)和錄像機(jī)記錄。每次觀察，均在同一居群中隨機(jī)選取3個(gè)不同的植株進(jìn)行同步觀察，作為3個(gè)重復(fù)。每一植株隨機(jī)選取5～8朵花，同時(shí)進(jìn)行連續(xù)30 min的觀察記錄。當(dāng)訪花昆蟲接觸到花的性器官時(shí)，計(jì)為訪花1次；每次訪花，訪花昆蟲種類、訪花時(shí)間（訪花昆蟲在花朵里的停留時(shí)間）均被記錄。一共觀察了301朵花。捕獲部分訪花者，投入裝有乙酸乙酯的瓶中殺死，每類昆蟲制作3個(gè)標(biāo)本，保存在云南中醫(yī)學(xué)院中藥資源標(biāo)本室，用于昆蟲種類的鑒定；其余蟲體在顯微鏡下觀察、解剖，確定花粉落在它們身體上的位置，以及消化道內(nèi)是否有花粉。

1.6 結(jié)實(shí)率

2007年5月25日，在2個(gè)居群里隨機(jī)選出30個(gè)植株進(jìn)行連續(xù)2 a的觀察，包括14個(gè)上舉型植株和16個(gè)下垂型植株（居群1： 8個(gè)上舉型植株+8個(gè)下垂型植株；居群2： 6個(gè)上舉型植株+8個(gè)下垂型植株）。2007年10月，發(fā)現(xiàn)居群1中2個(gè)選出的上舉型植株被落下的樹枝打死；而且，有6個(gè)植株僅有1個(gè)果序；所以，每一植株隨機(jī)選取1～4個(gè)果序， 一共采集26個(gè)上舉型植株的果序（共計(jì)316個(gè)果實(shí)）、32個(gè)下垂型植株的果序（共計(jì)303個(gè)果實(shí)）。2008年10月，每一植株隨機(jī)選取3～8 個(gè)果序，一共采集52個(gè)上舉型植株的果序（共計(jì)503個(gè)果實(shí)）、64個(gè)下垂型植株的果序（共計(jì)590個(gè)果實(shí)）。 統(tǒng)計(jì)每一果序的果實(shí)數(shù)量和小花數(shù)量，依據(jù)公式（果實(shí)數(shù)量 ÷ 小花數(shù)量 × 100%）計(jì)算果序的結(jié)實(shí)率。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS（16.0 version）進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。花蜜總量（mL）、花蜜分泌速率（單位：mL·h1·f1，毫升/每小時(shí)/每花）、（昆蟲）訪花頻率（單位：t·30 min1·f1，次數(shù)/30分鐘/每花）、（昆蟲）停留時(shí)間即單花處理時(shí)間（單位：s·v1·f1，秒/每次訪問/每花）、溫度、濕度、結(jié)實(shí)率、花序小花數(shù)量等先經(jīng)過方差齊性檢驗(yàn)（Homogeneity of variance test），然后采用一般線性模型（GLM）進(jìn)行方差分析。采用線性回歸（Linear regression）檢測(cè)傳粉行為分別與花蜜分泌、溫度、濕度之間的相關(guān)性。

2結(jié)果與分析

2.1 草果兩型花的花蜜分泌模式

在1 d花期里單朵花分泌的花蜜總量，上舉型花為0.176 ± 0.094 （x ± s， 變幅：0.010～0.338）mL，下垂型花為0.113 ± 0.067（0.004～0.266）mL，兩者之間有極顯著的差異（df=91， F=19.203， P=0.000 < 0.01）。兩型花的花蜜分泌速率（mL·h1 ·f1）隨著時(shí)間的推移逐漸增加，在16：40—19：00期間達(dá)到頂峰；上舉型花的分泌速率顯著高于下垂型花（df = 67， F=5.554， P=0.021 < 0.05）。從8：40開始，每間隔2 h的花蜜分泌速率，在上舉型花之間有顯著差異（df=34， F=3.410， P=0.021 < 0.05），而在下垂型花之間有極顯著差異（df=33， F=5.782， P=0.002 < 0.01）（圖1）。

2.2 生態(tài)因子對(duì)兩型花花蜜分泌速率的影響

在居群1，花蜜分泌速率在同一天（2009/5/12）的3個(gè)上舉型植株之間有極顯著差異（df=9， F=33.302， P=0.000 < 0.01），在同一天（2009/5/13）的7個(gè)上舉型植株之間有顯著差異（df=21， F=3.595， P=0.023 < 0.05）。在居群2，花蜜分泌速率在同一天（2009/5/10）的6個(gè)下垂型植株之間沒有顯著差異（df=18， F=0.967， P=0.475 > 0.05），在同一天（2009/5/11/）的3個(gè)下垂型植物之間也沒有顯著差異（df=9， F=0.849， P=0.474 > 0.05）。

在居群1，同一天的花蜜分泌速率在3個(gè)上舉型植株之間有極顯著的差異（df=9， F=8.915， P=0.009 < 0.01），但是，在來源于同一植株的控制組和對(duì)照組之間卻沒有顯著差異（df=6， F=0.131， P=0.727 > 0.05）。相反，花蜜分泌速率在3個(gè)下垂型植株之間沒有顯著差異（df=9， F=3.473， P=0.082 > 0.05），但是，來源于同一植株的控制組顯著高于對(duì)照組（df=6， F=6.098， P=0.039 < 0.05）。

觀察期間（每天8：00—19：30）的平均溫度為19.1 ± 3.2（16.7～22.2）℃，不同觀察日之間有極顯著差異（df=168， F=28.755， P=0.000 < 0.01）；而平均濕度為70.3 ± 21.9（50.9～95.7）%，不同觀察日之間有顯著差異（df=168， F=124.532， P=0.000 < 0.01）。對(duì)于下垂型花，花蜜分泌速率在不同的環(huán)境溫度之間有極顯著差異（df=32， F=4.066， P=0.007 < 0.01）（圖2），在不同的環(huán)境濕度之間有顯著差異（df=46， F=3.405， P=0.012 < 0.05）（圖3）。

2.3 昆蟲傳粉

熊蜂Bombus spp.是草果的專性傳粉昆蟲（Cui et al，1996），在此次野外觀察期間僅發(fā)現(xiàn)6只雄蜂偶然訪花，它們停留的總時(shí)間沒有超過1 h。中華蜜蜂（Apis cerean cerana）的訪花頻率最高，為了采集花蜜，它們進(jìn)入花朵而觸碰到花藥或柱頭，翅膀、足、觸角等身體部位粘滿草果的花粉，可以判斷它們是草果的有效傳粉昆蟲。在中華蜜蜂體內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量的花粉粒，說明它們采食草果花粉（圖4）。

中華蜜蜂對(duì)上舉型花、下垂型花的訪花頻率分別是8.074 ± 4.1107（1～21）和 7.919 ± 4.5591（1～18）t·30 min1·f1，兩者之間沒有顯著差異（df=300， F=0.045， P=0.832 > 0.05）。中華蜜蜂對(duì)上舉型花、下垂型花的單花處理時(shí)間分別是9.968 ± 12.8640（1～125）和7.533 ± 9.1425（1～63）s·v1·f1，上舉型花極顯著的高于下垂型花（df=1877， F=8.256， P=0.004 < 0.01）。中華蜜蜂的訪花頻率與草果上舉型花的花蜜分泌速率之間存在顯著的正相關(guān)性（t=2.366， R=0.591， P=0.036 < 0.05）。

中華蜜蜂在下午（16：50—17：30）的訪花頻率最高，其次是在中午（12：40—13：10），因此，在1 d中形成2個(gè)高峰（圖5）。訪花頻率在15、16、17、18、19、20 ℃等不同環(huán)境溫度之間有極顯著的差異（df=6， F=5.207， P=0.000 < 0.01），18 ℃時(shí)達(dá)到其最大值：7.960 ± 3.3971（3～15）t·30 min1·f1；在78%、80%、82%、85%、88%、90%、92%、94%、95%、96%、97%等不同環(huán)境濕度之間也有極顯著的差異（df=11， F=6.906， P=0.000 < 0.01），78%時(shí)達(dá)到其最大值：8.786 ± 3.5121（5～16）t·30 min1·f1。中華蜜蜂單花處理時(shí)間在不同環(huán)境溫度之間有極顯著的差異（df=6， F=17.176， P=0.000 < 0.01），在不同環(huán)境濕度之間也有極顯著的差異（df=11， F=19.485， P=0.000 < 0.01）。處理時(shí)間和環(huán)境濕度（t=3.198， R=-0.074，P=0.001 < 0.01）、溫度（t=1.979， R=-0.046，P=0.048 < 0.05）之間都有顯著的負(fù)相關(guān)性。

2.4 結(jié)實(shí)率

上舉型、下垂型的花序結(jié)實(shí)率分別是15.013 ± 1.059（1.03～54.00）%和10.615 ± 0.965（0.78～37.78）%，上舉型極顯著的高于下垂型（df=174， F=9.298， P=0.003 <0.01）。

3討論

3.1 草果花蜜分泌模式

本研究表明草果兩型花的花蜜分泌速率在1 d的花期里均有變化，在16：40—19：00期間達(dá)到高峰。上午，草果兩型花處于互惠的傳粉狀態(tài)（下垂型花的柱頭上舉，花藥開裂而釋放花粉；同時(shí)，上舉型花的柱頭下垂而接受花粉；下垂型花為上舉型花提供花粉），其花蜜的分泌速率較低，分泌量少，隨著時(shí)間的推移而逐漸增高。同時(shí)，由于環(huán)境溫度的逐漸增高，使得中華蜜蜂逐漸變得活躍，它們?yōu)榱说玫礁嗟幕鄱仨毑粩嘣L花，這有利于下垂型花的花粉傳播，同時(shí)也有利于上舉型花的柱頭接受花粉。下午（16：40—19：00），兩型花的花蜜分泌速率均達(dá)到高峰，大多數(shù)上舉型花的花藥在其柱頭上舉后開裂，大多數(shù)下垂型花的柱頭下垂而進(jìn)入受粉狀態(tài)（上舉型花為下垂型花提供花粉）；中華蜜蜂的訪花頻率也隨之達(dá)到高峰。中午（13：00—14：00），大多數(shù)的下垂型花處于“無性”狀態(tài)，也就是它們的柱頭還沒有下垂而處于接受花粉的狀態(tài)，而花藥基本是空的，在此期間，下垂型花的花蜜分泌速率下降，而中華蜜蜂的訪花頻率也相應(yīng)降低。當(dāng)草果下垂型花進(jìn)行性轉(zhuǎn)化、處于“無性”狀態(tài)時(shí)，傳粉者的訪問基本是無效的，此時(shí)花蜜分泌速率的降低，可能也反映了花蜜分泌模式對(duì)柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)的配合。較之雌性階段，植物在花期投入更多的資源在其雄性階段，特別是對(duì)于花粉的成熟、供應(yīng)（Zhang & Jiang，2001）。上舉型花是雌性先熟，其早期的雌性階段分泌的花蜜比后期的雄性階段少，可能有利于其花粉的成熟和呈現(xiàn)，一定程度上也反映了草果花蜜分泌模式和柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)的配合。

植物必須通過花蜜分泌速率的變化以吸引更多

的傳粉者（Deng et al，2005），因此，花蜜按一定的節(jié)律進(jìn)行分泌（Kayna et al，2011）?；鄯置诓煌诨ǖ拇笮　㈩伾绕渌卣?，其實(shí)是花的一個(gè)生理特征，反應(yīng)出植物內(nèi)部資源分配的某種策略（Rathcke，1992）。對(duì)于有花植物，花蜜的動(dòng)態(tài)分泌是一個(gè)潛在的適應(yīng)策略，對(duì)于雌雄蕊異熟的植物特別重要（Nepi et al，2001）。異型雌雄蕊異熟被認(rèn)為源于同步的雌雄蕊異熟，朝著雌雄異株的方向進(jìn)化（Renner，2001）。而柱頭卷曲機(jī)制是一種特殊的異型雌雄蕊異熟，通過精確的傳粉得以維持（Ren et al，2007）。因此，對(duì)于具有柱頭卷曲機(jī)制的草果，其花蜜的動(dòng)態(tài)分泌配合了柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該是長(zhǎng)期自然選擇的結(jié)果，對(duì)吸引昆蟲精確傳粉、維持柱頭卷曲機(jī)制有重要意義。

3.2 雙峰訪花模式

對(duì)于本研究所觀察的草果居群，中華蜜蜂是頻率最高的有效訪花者。中華蜜蜂的訪花頻率在一天里呈現(xiàn)兩個(gè)高峰，分別在中午（12：40—13：10）和下午（16：50—17：30）。雙峰訪花模式在具有柱頭卷曲的豆蔻屬（Amomum sp.）（Ren et al，2007）、山姜屬（Alpinia sp.）（Li et al，2001b； Takano et al，2005）植物中均有報(bào)道，提示了其花朵在1 d花期中性功能狀態(tài)和傳粉者的覓食行為是匹配的；也可能提示柱頭卷曲機(jī)制的進(jìn)化發(fā)生于類似的生境，傳粉者在中午減少訪花行動(dòng)（Takano et al，2005）。

已有的蜜蜂通常行為的研究表明，蜜蜂的體溫取決于環(huán)境溫度，當(dāng)它們的身體獲得足夠的熱量時(shí)才能開始覓食，環(huán)境溫度越低，蜜蜂能夠開始覓食的時(shí)間越晚（Heinrich，1996）。當(dāng)環(huán)境溫度太高時(shí)，體型大的蜜蜂種類必須停止覓食，因?yàn)檫^高的溫度導(dǎo)致它們身體水分的消耗超過攝入（Takano et al，2005）。本研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度、濕度均極顯著地影響中華蜜蜂在觀察居群中的活動(dòng)。78% 的環(huán)境濕度，或18 ℃的環(huán)境溫度非常適宜中華蜜蜂的活動(dòng)，當(dāng)溫度或濕度變低時(shí)，中華蜜蜂每次訪花在花朵里的停留時(shí)間將延長(zhǎng)。本研究的觀察點(diǎn)位于潮濕的常綠闊葉林里，13：00—16：00期間的溫度通常超過18 ℃，而濕度常常高于78%（據(jù)作者觀察）。因此，環(huán)境溫度和濕度對(duì)傳粉者行為的影響，是雙峰訪花模式形成的原因之一。此外，草果兩型花花蜜分泌的動(dòng)態(tài)變化也促成雙峰訪花模式的形成，因?yàn)橹腥A蜜蜂的訪花頻率與草果上舉型花的花蜜分泌速率之間有極顯著的相關(guān)性，說明它們對(duì)花蜜分泌的變化是有反應(yīng)的。上午，一方面是花蜜分泌速率逐漸增高，花蜜不斷增多；另一方面是環(huán)境溫度的逐漸增高，中華蜜蜂逐漸變得活躍，它們?cè)?2：40—13：10達(dá)到第一個(gè)訪花高峰，這一高峰的形成有利于下垂型花的花粉擴(kuò)散和上舉型花的柱頭受精。下午，花蜜分泌速率持續(xù)增高，在16：40—19：00期間達(dá)到高峰，吸引中華蜜蜂不斷飛回花朵，在16：50—17：30 達(dá)到第二個(gè)訪花高峰。此時(shí)，上舉型花的花藥開始開裂，下垂型花的柱頭下垂而進(jìn)入授粉通道。因此，第二個(gè)訪花高峰的出現(xiàn)有利于上舉型花的花粉傳播和下垂型的柱頭受精。在13：10—16：50期間，草果兩型花分別處于性轉(zhuǎn)化階段，多數(shù)花處于“無性”狀態(tài)，此時(shí)由于溫度、濕度的影響導(dǎo)致中華蜜蜂訪花頻率的下降，在事實(shí)上避免了無效訪花。所以，雙峰訪花模式和草果的柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)是匹配的，有利于草果兩型花的互惠傳粉。

3.3 草果兩型植株的繁育差異

受精5 d以后，草果子房開始變大，在接下來的20～30 d期間，迅速生長(zhǎng)；此時(shí)，部分已受精的子房由于干旱而脫落（Cui et al，1996）。這些脫落的子房對(duì)植株的繁殖沒有貢獻(xiàn)，所以，排除這些花期以后脫落的受精子房來計(jì)算其結(jié)實(shí)率，更能反應(yīng)出草果真實(shí)的繁殖狀態(tài)。本研究表明上舉型植株的結(jié)實(shí)率極顯著高于下垂型植株，可能提示了上舉型植株的適合度更高。

花蜜分泌不僅受到植物生理狀態(tài)的影響，還受環(huán)境溫濕度、土壤濕度和營(yíng)養(yǎng)成分等因素的影響（Rathcke，1992； Boose，1997）。本研究表明，從花蜜分泌速率到中華蜜蜂訪花，草果兩型植株（花）之間存在顯著差異。在相同的環(huán)境狀態(tài)下，上舉型花的花蜜分泌速率顯著高于下垂型花；花蜜分泌速率在上舉型植株之間有顯著差異，在下垂型植株之間沒有顯著差異。環(huán)境溫度、光照、濕度顯著影響下垂型花的花蜜分泌速率，在低濕度（<64%），或者避光的條件下，其分泌速率將增高；當(dāng)環(huán)境溫度約為20 ℃時(shí)，其分泌速率達(dá)到一個(gè)高峰。由于對(duì)環(huán)境溫度、濕度、光照的變化更為敏感，對(duì)比上舉型，下垂型花的花蜜分泌在其1 d花期里的不同時(shí)間之間有極顯著的變化?；谶@些分析，花蜜分泌作為一個(gè)花的生理特征，在草果兩型花之間是不同的，盡管它們?cè)谛螒B(tài)上類似。已有研究報(bào)道花蜜分泌速率在許多居群或物種的不同植株之間有顯著差異（Pleasants，1983； Marden，1984； Wyatt & Shannon，1986； Real & Rathcke，1988； Thomson et al，1989； Hodges，1995）?；鄯置诹吭谕晃锓N的雄花和雌花之間也可能不同（Pacini et al，2003）。

對(duì)于傳粉者而言，依據(jù)少量的花朵樣本推測(cè)植株花蜜分泌的平均速率，檢測(cè)出植株之間的差異，本質(zhì)上是一個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)問題。傳粉者搜索了同一植株的少量高回報(bào)的花朵后，為了獲得更多的報(bào)酬，通常要轉(zhuǎn)移到另一個(gè)植株（Broose，1997）?；鄯置诘淖兓赡苁箓鞣壅吆茈y基于花蜜分泌的平均速率在居群中鑒別植株，從而誘使傳粉者為了期望更多的報(bào)酬，頻繁的離開植株或花朵而訪問其他植株或花朵，這將有利于增加花粉的擴(kuò)散距離、促進(jìn)居群內(nèi)更遠(yuǎn)距離的雜交。

傳粉者對(duì)不同的花蜜量有不同的反應(yīng)，植物的繁殖成功可能是這一反應(yīng)的重要結(jié)果（Pyke et al，1988； Zimmerman & Pyke，1988； Mitchell & Waser，1992； Mitchell，1993）。草果上舉型植株提供的花蜜量顯著高于下垂型植株，中華蜜蜂對(duì)上舉型花的處理時(shí)間極顯著地長(zhǎng)于下垂型花，上舉型植株的結(jié)實(shí)率顯著高于下垂型植株。因此，草果兩型植株之間繁殖成功的差異，可能是由于它們花蜜分泌的顯著差異，包括它們對(duì)環(huán)境因素變化的不同反應(yīng)，由此導(dǎo)致的傳粉者不同的訪花行為，最終導(dǎo)致兩型植株之間結(jié)實(shí)率的顯著差異。另外，有研究表明，草果上舉型植株的結(jié)實(shí)率在不同年份之間沒有顯著差異，相反，下垂型植株的結(jié)實(shí)率在不同年份之間有顯著差異，提示上舉型植株的繁殖不易受環(huán)境因素的影響，而下垂型植株的繁殖易受環(huán)境因素的影響（Yang et al，2016）。草果兩型植株的這一差別可能也與其花蜜分泌的不同有關(guān)，因?yàn)楸狙芯堪l(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度、濕度、光照的變化不能顯著影響上舉型花的花蜜分泌，而顯著影響下垂型花的花蜜分泌；而且，花蜜分泌速率在上舉型植株之間有顯著或極顯著的差異，相反，在下垂型植株之間沒有顯著差異。對(duì)于這個(gè)問題的探索還有待進(jìn)一步的深入研究。

對(duì)柳葉菜（Epilobium canum）的栽培試驗(yàn)表明，其花蜜分泌速率變化主要是由遺傳因素引發(fā)的（Broose，1997）。花蜜分泌速率變化的遺傳證據(jù)在栽培的苜蓿（Teuber et al，1990）、三葉草（Hawkins，1971），以及在多花紫茉莉（Mirabilis multiflora）的野生居群（Hodges，1995）中都有發(fā)現(xiàn)。在花蜜分泌速率方面，可能存在一種“基因型-環(huán)境”的相互作用（Broose，1997）；在植物居群中這種相互作用是普遍的（Schlichting，1986）。因此，對(duì)草果基因型的研究，可能會(huì)揭示其兩型之間的更多問題。

4結(jié)論

草果花蜜的動(dòng)態(tài)分泌模式配合其柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)。在1 d花期中溫度、濕度的變化，以及花蜜的動(dòng)態(tài)分泌模式共同促進(jìn)中華蜜蜂雙峰訪花模式的形成。雙峰訪花模式不僅和草果的柱頭卷曲運(yùn)動(dòng)是匹配的，而且有利于草果兩型花的互惠傳粉，對(duì)吸引昆蟲精確傳粉、維持柱頭卷曲機(jī)制有重要意義。溫度、濕度、光照等環(huán)境因素對(duì)草果花蜜分泌的影響，在其兩型植株之間存在顯著差異，繼而導(dǎo)致傳粉者對(duì)它們作出不同的訪花反應(yīng)、以及兩型植株之間不同的繁殖結(jié)果。較之下垂型植株，上舉型植株的花蜜分泌不易受環(huán)境溫度、濕度、光照的影響，而且有較高的結(jié)實(shí)率。因此，調(diào)節(jié)草果居群中兩型植株的比例，適當(dāng)提高上舉型植株的數(shù)量，可能是提高草果產(chǎn)量的一個(gè)有效方法。

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