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科研進展
昆明植物所揭示長花距蘭科植物花蜜重吸收和糖濃度梯度形成機制 文章來源:中國科學院東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室 | 發(fā)布時間：2023-06-27 | 作者:張海萍，任宗昕，王紅 | 瀏覽次數(shù)： | 【打印】 【關閉】 被子植物的花是重要的繁殖器官，通過花信號和花報酬吸引傳粉動物，如昆蟲、鳥類或蝙蝠等來傳遞花粉并完成受精過程?；凼腔ㄋ置诘奶鹈酪后w，它通常通過蜜腺分泌，并存儲在特定的花部結構中，如一些蘭科植物的花蜜儲存于距（spur）中?；凼腔ǘ錇閭鞣?/font>動物提供的最常見報酬之一，而富含糖分的花蜜是很多傳粉動物的高能量食物來源，因此，花蜜在吸引傳粉動物方面起到重要作用。植物通過提供花蜜吸引傳粉動物來增加花粉的傳播效率，從而增加了自身的繁殖成功率。植物花蜜生產(chǎn)是一個動態(tài)過程，包括分泌和重吸收建立起花蜜穩(wěn)態(tài)機制，通過調(diào)節(jié)花蜜量和糖濃度將花蜜濃度維持在適合傳粉者選擇偏好的范圍內(nèi)。過去幾十年，雖然科學家們在廣泛研究了花蜜的含量、分布和化學成分等，但對花蜜重吸收和花內(nèi)糖濃度梯度形成機制的研究相對較少。 近日，中國科學院昆明植物研究所植物多樣性演化和生命策略攻關團隊研究了蘭科近緣種寬藥隔玉鳳花（Habenaria limprichtii）和長距玉鳳花（H. davidii） （圖1）的花蜜分泌動態(tài)和花距中的糖濃度梯度。研究發(fā)現(xiàn)，這兩種長距蘭花的花蜜糖濃度較低，約為17%-24%。隨著花朵的衰老，兩種玉鳳花都回吸了幾乎所有的糖分，而水分則保留在花距內(nèi)，表明其都通過重吸收重復利用花蜜資源，減少繁殖成本。此外，通過檢測花距內(nèi)不同高度的花蜜糖濃度，發(fā)現(xiàn)這兩種玉鳳花還存在糖濃度梯度現(xiàn)象，其中寬藥隔玉鳳花和長距玉鳳花的糖濃度梯度分別為1.1%和2.8%。這種距開口和距底端之間形成的糖濃度差異誘使長喙的紅天蛾（Deilephila elpenor）將喙伸入到花蜜基部取食花蜜。隨著花期的推進，花距中的糖濃度梯度隨著花朵衰老而減小（圖2），表明花蜜重吸收能調(diào)節(jié)花距中的糖濃度差異。該研究對深入理解植物如何調(diào)節(jié)自身的花蜜生產(chǎn)及其與傳粉者的互作關系提供了新見解，并為植物花蜜性狀進化提供了新視角。 研究成果以Floral nectar reabsorption and a sugar concentration gradient in two long-spurred Habenaria species (Orchidaceae)為題，在國際著名期刊BMC Plant Biology上在線發(fā)表，張海萍碩士研究生為論文第一作者，王紅研究員和任宗昕副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金（32271594和31971570）和中國科學院B類先導科技專項（XDB31000000）的支持。
圖1. 寬藥隔玉鳳花（H. limprichtii）和長距玉鳳花（H. davidii）的花形態(tài)和花蜜距
圖2. 兩種玉鳳花花距內(nèi)的糖濃度梯度 （責任編輯：李雪）
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