ECOLOGY|“蜜蜂也吃霸王餐” | 龚燕兵课题组揭示蜜蜂盗粉对裸子植物的生态演化影响

 2021年7月27日，生态学领域国际权威期刊《Ecology》在线发表武汉大学生命科学学院生态学系、杂交水稻国家重点实验室龚燕兵课题组的最新研究成果。该研究发现日行性东方蜜蜂频繁“偷采”热带裸子植物罗浮买麻藤的雄球花花粉，从而对其夜间传粉过程和生殖适合度造成负面影响。

论文题目为“Modern honeybees disrupt the pollination of an ancient gymnosperm, Gnetum luofuense”（《现代蜜蜂破坏一种古老裸子植物罗浮买麻藤的传粉》）。武汉大学生命科学学院已毕业杨敏博士与深圳仙湖植物园万涛博士为论文共同第一作者，龚燕兵为通讯作者，武汉大学为第一作者单位。湖北大学戴璨教授、武汉大学生命科学学院硕士生邹晓春和中科院武汉植物园刘帆研究员参与了本研究。研究工作得到了国家自然科学基金、深圳市城管局科研项目和深圳市科创委技术攻关项目的资助。

   图1. 相关论文在线发表于Ecology

被子植物（有花植物）在1.25到0.9亿年前的白垩纪中期，如何取代更加古老的裸子植物，逐渐成为陆生生态系统的主导者，自达尔文以来一直被称为“令人讨厌之谜”。由于被子植物与蜂类在该时期同时起源并均发生多样性演化，研究两者的传粉互惠互作——即被子植物如何为蜂类提供花粉和花蜜等食物报酬，蜂类在取食报酬时如何帮助被子植物完成花粉从雄性到雌性结构的传递，被认为是破解该谜团的重要方向之一。此外，由于蜂类可高效收集花粉并对花粉中的蛋白质具有极大的依赖性，而单性的裸子植物可产生大量含暴露花粉的雄球花，蜂类可能收集与其共存裸子植物的花粉来满足营养需求。然而，裸子植物与蜂类相互作用的化石记录及其可能产生的生态演化后果，仍然未见报道。

化石证据显示，热带分布的现存裸子植物类群买麻藤属植物，可能早在2.7亿年前的二叠纪就已在地球上出现，使其成为研究裸子植物与蜂类可能发生早期互作的理想材料。研究人员以海南热带雨林中的罗浮买麻藤为对象，通过连续两年的野外和室内实验发现，夜间蛾类会同时访问雌雄球花，以雌球花上可育胚珠和雄球花上不育胚珠所分泌的含糖液滴为食。然而，东方蜜蜂会在胚珠不分泌含糖液滴的白天，频繁访问雄球花大量收集花粉，但并不访问雌球花。由于白天的花粉消耗可能降低夜间传粉者可利用的花粉总量，研究者提出假说认为蜜蜂的“偷粉”行为可能会对罗浮买麻藤的传粉和有性生殖适合度造成伤害。

   图2. 罗浮买麻藤白天和夜间的雄雌球花及其访问昆虫

为验证以上假说，研究者量化了东方蜜蜂的花粉消耗量，并对比了四月下旬无蜂时期和五月上旬有蜂时期的结籽率。结果发现，在自然情况下，罗浮买麻藤单花药可产生约7400粒花粉。东方蜜蜂在黄昏时期的第一轮访问可导致罗浮买麻藤22.3%的花粉损失；相比之下，夜间传粉者仅带走2.1%的花粉。而东方蜜蜂在清晨的第二轮访问，又可带走罗浮买麻藤花粉总量的25.4%。与无蜂时期42.7%的结籽率相比，有蜂时期的盗粉现象可导致罗浮买麻藤的结籽率显著降低至32.3%。

图3. 白天和夜间昆虫访问后罗浮买麻藤的花粉剩余量

 蜂类是世界上最重要的传粉者，但也是被子植物目前已知的最常见盗粉者。如已有研究证实蜂类可大量收集水稻花粉，但其对水稻有性生殖的生态影响仍不得而知。对于现存裸子植物四大类群，即风媒传粉的松柏类和银杏、特化虫媒传粉的苏铁类，以及泛化虫媒传粉的买麻藤类，蜂类收集花粉的现象均有报道。此外，蜂类发生多样性演化的时期，存活着大量提供花粉的裸子植物。因此，蜂类偷粉及其对现存和已灭绝裸子植物传粉的负面影响，可能比以前想象的更加普遍。

论文链接：

https://esajournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ecy.3497