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为探究极端高温对花粉营养成分、植物授粉及蜜蜂健康的影响，密歇根州立大学的研究人员开展相关研究。结果发现高温会改变蓝莓花粉营养，影响植物授粉和蜜蜂生存。该研究对理解授粉系统受气候影响意义重大，推荐阅读。
在大自然的舞台上，植物和蜜蜂之间有着千丝万缕的联系，而花粉则是它们之间的重要纽带。大多数被子植物依靠昆虫授粉来繁殖后代，蜜蜂也依赖花粉满足自身的营养需求。然而，随着全球气候变暖，极端高温事件越来越频繁，这给花粉带来了不小的挑战。
极端高温会抑制花粉的发育和功能，进而影响植物的繁殖。可对于食用了受热应激花粉的蜜蜂会怎么样，人们却知之甚少。而且，之前也没有研究评估热应激花粉饮食对蜜蜂行为、发育和生存的影响机制。此外，以往研究多关注不同植物物种花粉营养差异对蜜蜂的影响，却很少研究极端高温对花粉营养成分的改变以及由此给蜜蜂带来的后果。特别是对于像蓝莓这样的多年生水果作物，在春季开花时可能对极端高温更为敏感，但相关研究却十分有限。
为了深入了解这些问题，来自密歇根州立大学的研究人员进行了一系列研究，并在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “How extreme heat affects pollen nutritional content and its consequences for plant fertilization and bee survival” 的论文。他们发现，蓝莓花芽对极端高温的敏感程度因发育阶段而异，花粉中的营养成分会因高温发生改变，进而影响植物授粉和蜜蜂的生存。这一研究为揭示极端高温对授粉系统的影响提供了重要依据，强调了跨学科研究在了解气候变化对授粉系统影响方面的重要性，也为保护植物授粉和维持蜜蜂种群数量提供了理论支持。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先是温度处理实验，将蓝莓植株在不同花芽发育阶段分别置于 37.5°C（高温处理，HT）和 25°C（对照处理，CT）环境中 4 小时；其次是花粉相关分析，包括花粉的收集、储存以及对花粉中碳水化合物、蛋白质和氨基酸等营养成分的提取和生化测定；然后是生物实验，一方面进行蓝莓人工授粉实验，观察不同处理下蓝莓的坐果情况，另一方面用不同处理的花粉喂养 Osmia lignaria 幼虫，观察其发育和存活情况；最后利用 R 软件进行数据分析，通过构建不同的模型来探究温度处理、花粉饮食等因素对花粉营养成分、蓝莓坐果率以及蜜蜂发育和生存的影响 。
下面让我们来看看具体的研究结果：
- 碳水化合物分析：研究人员对不同温度处理下蓝莓花粉的碳水化合物进行了分析。他们从处于不同花芽发育阶段、经 HT 或 CT 处理的‘Bluecrop’蓝莓花中收集花粉，然后测定花粉中的淀粉和可溶性糖（葡萄糖、蔗糖）含量。结果发现，在一个花芽发育阶段，温度处理对花粉淀粉含量有显著影响。在紧蕾期，HT 处理使花粉淀粉含量显著降低 56%；在膨大期，HT 处理的花粉淀粉含量虽比 CT 处理低 57%，但差异不显著。综合所有发育阶段，HT 处理使花粉淀粉含量降低 35%。而在整个花芽发育过程中，温度处理对蓝莓花粉的可溶性糖含量没有显著影响。
- 蛋白质分析：研究人员测定了不同温度处理下蓝莓花粉的可溶性蛋白质含量。结果显示，在一个发育阶段，温度处理对花粉可溶性蛋白质含量有显著影响。在花芽膨大期，HT 处理使蛋白质含量降低 22%，CT 处理的花粉总蛋白质含量为 160.3±12.6 μg/mg，HT 处理的为 124.3±12.2 μg/mg，其他阶段两者差异不显著。
- 氨基酸分析：研究人员检测了不同温度处理下蓝莓花粉的氨基酸含量。结果发现，仅在一个发育阶段，温度处理对花粉总氨基酸含量有显著影响。在花芽膨大期，HT 处理使花粉总氨基酸含量显著降低 35%。HT 处理对总必需氨基酸含量在所有发育阶段没有显著影响，但在花芽膨大期，HT 处理使总非必需氨基酸含量显著降低 38%。此外，温度处理对不同发育阶段特定氨基酸水平有不同影响，如在紧蕾期无影响，在膨大期 HT 显著降低多种氨基酸水平，在其他阶段也有不同程度的增减变化。
- 蓝莓坐果情况：研究人员对经历不同温度处理的蓝莓花进行人工授粉，观察坐果情况。结果表明，温度处理仅在一个发育阶段对蓝莓坐果率有显著影响。在花芽膨大期，HT 处理使坐果率显著降低 39%，CT 处理的植株坐果率为 0.95±0.05，HT 处理的为 0.58±0.13。
- Osmia lignaria 发育和生存：研究人员用经 CT、HT 处理或由母蜂收集（Host）的花粉喂养 Osmia lignaria 幼虫，观察其发育和生存情况。结果发现，花粉饮食处理对 O. lignaria 幼虫生存有显著影响，食用 HT 处理花粉的幼虫在化蛹前死亡的可能性是食用 CT 处理花粉幼虫的约 7 倍，而 CT 和 Host 花粉饮食组的幼虫生存率没有显著差异。饮食处理对幼虫在不同发育阶段的生存概率也有显著影响，食用 HT 花粉的幼虫在结茧和完全结茧阶段的生存率显著低于食用 CT 和 Host 花粉的幼虫。饮食处理对幼虫发育持续时间、成虫羽化时间以及成虫寿命没有显著影响，但 HT 饮食组没有雄性幼虫羽化。
研究结论和讨论部分指出，本研究表明极端高温会改变蓝莓花粉的营养成分，不同花芽发育阶段对高温的敏感程度和响应不同。紧蕾期受热应激影响，花粉淀粉水平降低；膨大期最为敏感，花粉蛋白质、总氨基酸等多种成分减少，坐果率下降；现蕾期和开花期也有相应的营养成分变化。这些变化影响了花粉的发育、功能和受精过程，对植物繁殖产生不利影响。
同时，花粉营养成分的改变对蜜蜂营养也产生了重要影响。花粉是蜜蜂的主要食物来源，其营养成分的不平衡会阻碍蜜蜂的发育、繁殖和生存。研究中，O. lignaria 幼虫食用受热应激的花粉后，生存率显著降低，这可能是由于花粉营养成分改变和消化吸收受影响共同导致的。此外，氨基酸的变化也可能导致蜜蜂营养失衡，影响其健康。
这项研究意义重大，它首次深入研究了花期短暂极端高温对花粉营养成分以及授粉系统下游影响，揭示了极端高温影响蓝莓授粉和蜜蜂生存的营养机制。这一研究表明，以往评估植物或蜜蜂直接受热应激影响的研究可能低估了气候变化对蜂 - 植物相互作用和未来作物生产的影响。未来需要采取缓解策略，保护极端高温条件下花粉的营养成分，从而保障植物授粉和维持蜜蜂种群数量，确保作物产量稳定。
