兰科与果蝇 - 科学家发现植物与动物的独特新关系

2023年08月28日 16:17 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

科学家首次观察到食用真菌的兰科向食用真菌的果蝇提供花朵,以换取授粉服务。这一发现是兰科育种授粉的首个证据。这种独特的植物与动物之间的新关系暗示着进化向互利共生过渡的趋势。

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众所周知,兰科植物会通过模仿食物来源、繁殖地甚至配偶来诱使传粉昆虫访问花朵,但实际上并不提供任何回报。吃真菌、不进行光合作用的兰花属天竺葵也不例外:为了吸引果蝇(果蝇属),植物通常会散发出一种气味,就像它们通常以发酵水果或腐烂蘑菇为食一样。

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一只果蝇幼虫正在吞食地面上腐烂的花朵组织。资料来源:Suetsugu Kenji

果蝇被引诱到花丛中,被困在花丛中一小会儿,背上就会沾上花粉,然后把花粉传给同种的其他植物。因此,这种欺骗性的关系只对一方有利。

神户大学的植物生物学家 Suetsugu Kenji 是研究这些兰科的专家,他注意到该属的某一物种 Gastrodia foetida 的花瓣特别肥厚,授粉后几天就会腐烂脱落。他决定对这些植物进行调查,寻找兰科进行"苗圃授粉"的第一个实例,即植物为授粉者提供繁殖地点。

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一只果蝇在天麻花内产卵。图片来源:Suetsugu Kenji

事实上,在发表于《生态学》(Ecology)杂志的研究报告中,他发现果蝇经常把卵产在这种植物的花朵中,而且它们的幼虫可以在这种环境中完全发育成成蝇。

Suetsugu说:"最引人入胜的一点是,与其俗称的'水果'蝇相反,专门以蘑菇为食的果蝇(Drosophila bizonata)主要利用腐烂的天麻花(Gastrodia foetida)作为产卵场所。一种可能的解释是,天麻是一种非光合兰花,以真菌为食。这些非光合兰科经常表现出与它们同化的真菌相似的化学性质,作为一种以蘑菇为食的植物,G. foetida 的味道很可能与蘑菇相似,这使它成为专食蘑菇的果蝇的主要目标。这一发现意义重大,因为它发现了一种新型的苗圃授粉系统,超越了该属植物中常见的欺骗策略。

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神户大学的研究人员进一步解释说,这种关系既不是强制性的,也不是特定的,也就是说,果蝇也会在真菌上产下发育完全的卵。因此,这一发现可能代表了从欺骗性关系向互利共生关系过渡的一个例子,这有两个因素:一是植物的成本很低,因为授粉后不再需要花瓣;二是近缘的天麻科植物主要采用欺骗性策略,而不提供苗圃。

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一朵濒临腐烂的天麻花。图片来源:Suetsugu Kenji

Suetsugu 总结道:"兰科有近 30000 个品种,是世界上种类最繁多的植物群体。此外,它还有助于人们了解自然界中错综复杂的互利关系。对植物如何提供真正的益处而不仅仅是欺骗授粉者的理解,可能会影响对植物与动物相互作用及其进化动态的更广泛研究"。

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