举几个种子传播的例子二年级 “短命”种子缘何向“杀手蜂”求救( 二 )


“过去,我们极少关注这类‘短命’种子是如何散布的,及其散布时间有多快 。”论文通讯作者、版纳植物园研究员陈进表示,正是这项研究给出了答案 。
“我们严格记录了482只胡蜂搬运沉香种子的时间和轨迹 。结果发现,土沉香蒴果开裂、种子露出后,果实平均等待时间仅需30分钟,有一半的果实在13分钟内就招募到胡蜂,之后,胡蜂最快仅用1分钟就可以将种子从果荚上取下 。而它们搬运种子的最远距离超过了400米 。”论文第一作者、版纳植物园博士生秦瑞敏兴奋地对采访人员说 。
对比已有研究,版纳植物园英国籍研究员Richard Corlett曾在中国香港和东南亚地区参与过一项研究,发现在自然条件下34种野生植物成熟果实被动物移除的时间从5天到71天不等 。显然,它们的反应速度远不如胡蜂 。
“植物释放的信号物质挥发性越强,信号传递效率就越高,就能更快速地吸引传种动物的到来 。”王刚表示,团队的实验数据也证明了这一点 。
他们对比了土沉香释放求救素成分的挥发性和大百部模拟猎物气味物质的挥发性,强度最高相差3万倍 。
可见,对土沉香而言,模拟强效的“求救信号”比单纯模拟猎物气味更能在最短时间内达到种子散布的目的 。
“这项研究再次说明了自然界一个不变的法则:没有一种物质仅有一种用途,也没有一种功能仅靠一种物质实现 。”陈进告诉《中国科学报》 。
陈高则评价说,这项研究为拓展无脊椎动物传播种子的内涵和外延提供了新的思考视角 。比如,为什么是果荚进化出吸引信号,而不是直接部署在种子传播体上;种子寿命短、传播速度快、挥发物释放快速是否是为了减少森林里啮齿动物的捕食压力;短寿命、无休眠、强信号、种子快速传播的植物和与之相反的植物传播策略之间如何达成平衡……
精准捕捉胡蜂的嗅觉感受
自然生态系统是一个整体 。在王刚看来,认识到传粉、寄生、种子散布、取食防御等动植物关系可能交织在一起,互相影响,能大大拓宽研究的视角 。
在这项研究中,将种子散布机制和取食防御机制联系在一起的关键证据,来自土沉香果荚释放物质的成分分析,以及胡蜂对这些成分的电生理反应分析 。而这些内容也是论文审稿人十分关注的部分 。
要想回答土沉香果荚为什么吸引胡蜂,必须找到究竟是什么成分刺激了胡蜂的嗅觉感受器 。
“触角是昆虫的嗅觉器官,它一旦接收到嗅觉刺激,就会产生相应的电生理信号 。”论文第一作者、版纳植物园副研究员文平介绍,触角电位测量仪就是检测昆虫触角产生这类信号的重要工具 。
“昆虫之间,尤其是雌雄个体间用来‘交流’的信息素往往信号强度较大,触角电位较高,更容易被检测,捕食者和猎物之间的信号次之 。”文平解释,胡蜂是普食性昆虫,它要处理的猎物信号类型很多,因植物发出求救素产生的电生理信号要微弱得多,因此检测仪器的灵敏度是实验成功与否的关键 。
目前,国内普遍使用的是德国进口的一类商用仪器 。至少在十年前,文平就发现,美国的实验室更倾向于自主研发这一仪器平台用于科学研究 。即便如此,要想检测昆虫触角微量信号的活性,仪器灵敏度仍不理想 。
于是,在进入版纳植物园工作的四五年时间里,文平一边进行电生理研究,一边进行自主仪器平台研发 。
2020年,他和公共技术服务中心研制成功的“气相色谱—触角电位联用仪”把信号检测限从毫伏级变至微伏级,灵敏度比进口仪器提升了10~100倍,但研制成本只有进口仪器的十分之一 。该仪器因此入选了《中国科学院自主研制科学仪器2020》专刊 。

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