蓝莓新发现:具有夜间授粉的花部特征

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:Arthropod-Plant Interactions 1.2

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  为探究蓝莓夜间授粉情况,研究人员开展多方面研究,发现其花部特征支持夜间授粉,意义重大。

  在繁花盛开的世界里,植物与动物之间的互动充满了奇妙。授粉,作为植物繁衍的关键环节,通常被认为多在白天由蜜蜂等昆虫完成。然而,随着研究的深入,人们发现夜间授粉的奥秘正逐渐浮出水面。全球范围内,夜间授粉现象在许多植物中都有发生,但在农业领域,尤其是农作物方面,夜间授粉的研究却极为匮乏。这一知识缺口,使得农民们难以制定全面的授粉管理策略,无法充分利用各类传粉者来提高作物产量和质量。
蓝莓(Vaccinium spp.),这种深受人们喜爱的水果,在果实的形成和品质提升上高度依赖传粉者。传统观念中,蓝莓主要依靠蜜蜂授粉,养殖的蜜蜂和熊蜂常被引入果园,期望借此提升授粉效果。然而,越来越多的证据表明,蓝莓或许也能在夜间授粉,飞蛾、甲虫和苍蝇等都可能是潜在的夜间传粉者。蓝莓花白色的花冠和细长的开口等花部特征,似乎也暗示着它与夜间传粉者之间存在某种联系。但这些都只是猜测,蓝莓夜间授粉的真实情况究竟如何,亟待深入研究。
为了解开蓝莓夜间授粉的谜题,新西兰植物与食品研究所(The New Zealand Institute for Plant & Food Research Ltd)的 Max N. Buxton、Anne C. Gaskett、Janice M. Lord 和 David E. Pattemore 等研究人员,对蓝莓展开了一系列深入研究。相关研究成果发表在《Arthropod - Plant Interactions》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来探究蓝莓夜间授粉的情况。在实验材料选择上,选用了包括兔眼蓝莓(Vaccinium virgatum)和北方高丛蓝莓(Vaccinium corymbosum)在内的 4 个蓝莓品种。在技术手段方面,通过采集不同时间点的花朵,运用特定的检测方法来评估柱头可授性(stigma receptivity)和花粉活力(pollen viability);在不同时段对蓝莓花的花蜜进行采样,以分析花蜜的含量动态变化;进行人工授粉实验,观察不同授粉时间对花粉萌发(pollen germination)的影响;开展传粉排除实验(pollinator exclusion experiments),设置不同的授粉处理组,对比果实坐果率(fruit set)和果实重量;同时,在蓝莓果园中捕获飞蛾,检测其身体上携带的花粉种类和数量 。
下面来看看具体的研究结果:
  • 柱头可授性和花粉活力:研究人员在上午 10 点和晚上 8 点采集花朵进行检测,结果显示,在 4 个蓝莓品种中,柱头可授性在这两个时间点没有显著差异。花粉活力方面,总体上不同时间点也无显著差异,仅‘Centra Blue’品种在上午 10 点的花粉活力显著高于晚上 8 点。这表明蓝莓花在早晚都具备授粉的基本条件。
  • 花蜜含量动态:对 4 个蓝莓品种在不同时间点的花蜜采样分析发现,花蜜的可用性与时间密切相关。总体来说,日出时花蜜含量最高,之后逐渐减少,但不同品种表现有所差异。‘Centurion’和‘Maru’品种的花蜜含量在各时间点变化不大,而‘Centra Blue’和‘Reka’品种在日出时花蜜含量最高。同时,时间对花蜜中糖分含量也有显著影响,且不同品种间表现不同,这说明花蜜和糖分的动态变化具有品种特异性。
  • 花粉萌发:通过人工授粉实验,研究人员发现白天和晚上授粉对花粉萌发有显著影响,且花粉管生长速度在不同时间点差异明显。授粉 12 小时后,上午授粉的柱头花粉管生长数量远多于晚上;但 24 小时和 36 小时后,晚上授粉的柱头花粉管生长数量则多于上午。这表明晚上授粉虽然初期花粉管生长较慢,但后期生长速度加快。
  • 传粉排除实验:在商业蓝莓果园进行的传粉排除实验中,‘开放授粉’处理组的果实坐果率显著高于其他处理组。然而,‘白天授粉’‘夜间授粉’和‘人工处理对照’之间的果实坐果率没有显著差异,且果实重量在各处理组间也无显著差异。这使得研究人员无法确定夜间和白天传粉对蓝莓果实坐果的相对重要性。
  • 飞蛾携带的花粉:研究人员在蓝莓果园捕获了 429 只飞蛾,对其中 198 只大型飞蛾进行检测,发现 9.6% 的飞蛾携带蓝莓花粉,78.3% 的飞蛾携带其他植物的花粉。蓝莓花粉在飞蛾携带的花粉中占比 5.2%,是第五大常见花粉种类。这表明飞蛾确实会访问蓝莓花并携带其花粉。
综合研究结果和讨论来看,研究人员通过多种方法发现,蓝莓花具备在夜间进行授粉的花部特征。柱头可授性和花粉活力在白天和晚上差异不大,为夜间授粉提供了基础条件;花蜜在夜间也存在,能够吸引夜间活动的昆虫;花粉管在晚上授粉后虽然初期生长缓慢,但后期生长速度加快,也不影响授粉效果;飞蛾携带蓝莓花粉,进一步证明了夜间传粉昆虫与蓝莓花之间存在联系。然而,目前还无法确定夜间授粉与白天授粉对蓝莓的相对重要性。未来的研究可以通过改进实验方法,如对整株植物进行笼养而非花朵套袋,来更准确地评估夜间授粉的贡献。同时,深入研究不同环境条件下蓝莓的授粉机制,将有助于优化蓝莓种植的授粉管理策略,提高蓝莓的产量和质量。这项研究为蓝莓授粉研究开辟了新的方向,也为农业领域更好地利用夜间传粉者提供了理论依据。
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