近日,中国科学院昆明植物研究所王红研究团队联合中山大学以及美国、瑞典的科研人员,以列当科马先蒿属植物为模型,整合生物力学、昆虫行为学和传粉生态学等多学科研究手段,发现了花与熊蜂之间的共振关键点,揭示了蜂振传粉中植物与传粉者之间的振动力学耦合机制,解析了花的生物力学特性在塑造植物-传粉者互作中的重要作用,为探讨植物-传粉者协同进化以及花多样性形成提供了新视角。
自达尔文以来,植物的花部结构、花色、花气味和花蜜等与传粉者行为的相关研究取得了进展,但花的力学特征与传粉者的关系研究整体处于探索阶段,尤其是复杂环境中的多因素交互作用、跨物种普适性规律亟待深入研究。
蜂振传粉是传粉者通过身体产生高频振动使被包裹在花冠特殊结构的花粉得以释放的特殊传粉方式。有研究估计,约有74个属的蜂类访花时使用振动,发出“嗡嗡声”与植物协奏“二重曲”。有超过2万种开花植物依赖蜂振传粉。蜂振传粉中最奇特的花出现在马先蒿植物,其花冠二唇形,上唇特化为“盔”,花药隐藏在“盔”中。许多马先蒿的“盔”具有独特的“喙”状结构。一些种类的“喙”弯曲伸长,犹如大象鼻子,被称为“象鼻花”。在中国西南山地,马先蒿多个物种共存、同期开花并共享传粉昆虫熊蜂,但种间杂交却较少发生。熊蜂振动时花如何精准释放花粉,以及涉及蜂振传粉复杂的生物力学过程及这种传粉互作背后的驱动机制不甚清楚。
科研人员为研究花与蜂类之间的互动,开展了跨学科交叉研究。研究利用多视角摄像系统记录熊蜂访问马先蒿花的全过程,观察到熊蜂选择花喙的基部特定位置咬合并振动收集花粉。研究通过非破坏性3D显微CT成像技术和原子力显微镜,量化了花冠结构与材料参数,构建了马先蒿花的三维有限元模型。进而,研究结合有限元计算模拟和振动力学实验分析发现,熊蜂访花的咬合点是振动能量传递的最优激励点即花与蜂共振“关键点”,且能够促进花粉高效释放。研究显示,只有在马先蒿喙长与访花熊蜂体长相匹配时,熊蜂才可以在最佳咬合时将其腹部对准“象鼻花”尖端有效采集花粉和授粉。个体水平的传粉网络分析证实,马先蒿喙长与熊蜂体长存在尺寸匹配,且这种精巧匹配在物种和个体层面均存在。
上述工作构建了“振动力学-昆虫行为-生态网络”多维研究模式,为传粉互作如何影响物种多样化提供了新认识,有望为生态保护和农业授粉管理提供科学支撑。
相关研究成果发表在《中国科学:生命科学》(SCIENCE CHINA Life Sciences)上。研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项(B类)等的支持。
论文链接
熊蜂在有喙马先蒿上进行蜂振传粉,熊蜂访花的咬合点正是振动能量传递的最优激励点;只有在马先蒿喙长与访花熊蜂体长相匹配时,两者共振促进花粉高效释放。
当地时间10月29日至30日,二十国集团(G20)教育部长会议在巴西福塔莱萨召开。会议围绕数字教育平台和课程资源建设、教育工作者能力建设、学校—社区联动倡议等议题进行讨论。教育部副部长陈杰出席会议并发言。 陈 在第十五届中国航展期间,首次实装参展的中国海军和首批舰载机女飞行学员——韩梦和王梦迪,成为关注的焦点。两位“00后”舰载机女飞行学员主要负责在室内场馆的人民海军展厅进行招飞政策宣讲、 新华网北京11月14日电 11月20日至22日,教育部将在天津举办2024年世界职业技术教育发展大会。在今日举办的新闻发布会上,教育部国际合作与交流司副司长陈大立表示,我国同183个建交国普遍开展了教 新华社利马/西安11月13日电 “天涯若比邻”——这句唐朝诗人王勃的千古名句,既是8年前秘鲁国家考古人类学历史博物馆“华夏瑰宝展”的主题,也是多年来中国和秘鲁传统友好、民心相亲的生动写照 家庭是孩子的第一个课堂,家长是孩子的第一任教师。家长的言传身教,对孩子人格形成、习惯养成、价值观确立等各方面有着持久而深刻的影响。新近出台的《学前教育法》是明晰了学前教育阶段家长的 中国教育报-中国教育新闻网讯(通讯员 李新春 记者 阳锡叶)日前,湖南省祁阳市第二届“润天建材杯”中学生体育运动会在梅溪镇中学举行,该镇百余名中小学生借助音乐、舞蹈、武术、口技等形式,进行开 。本文链接:研究揭示植物与熊蜂传粉互作的共振关键点http://www.sushuapos.com/show-12-851-0.html
声明:本网站为非营利性网站,本网页内容由互联网博主自发贡献,不代表本站观点,本站不承担任何法律责任。天上不会到馅饼,请大家谨防诈骗!若有侵权等问题请及时与本网联系,我们将在第一时间删除处理。