花蕊忽然彈動趕走昆蟲，竟是為了又快又好傳粉？

蜜蜂采食小檗科植物的花蜜，被觸碰的雄蕊迅速彈起（粉色箭標出）。圖源自黃雙全課題組博士后權秋梅

研究示意圖 圖源自李登飛

10月11日，華中師范大學生命科學學院教授黃雙全課題組在eLife雜志在線發表研究論文，解析了植物中雄蕊演化出觸敏運動能力的奧秘。研究發現，在小檗屬等植物花中，雄蕊被觸碰后會突然彈動，趕走訪花昆蟲，以此縮短訪花昆蟲采食花蜜和花粉的時間，同時將花粉最大程度地傳播出去。

大多數有花植物是兩性花，雄蕊是花的雄性器官，由花藥和支撐的花絲組成。花藥開裂后，暴露出花粉，花粉被傳粉媒介帶走，傳送到其他個體的柱頭上，從而實現異花傳粉。

自分類學鼻祖林奈在1755年首次描述雄蕊的觸敏運動以來，植物學家就對有花植物中存在花器官運動的現象充滿好奇。達爾文在《植物的運動》一書中，也曾記述植物多種形式的運動行為。其中包括，當訪花昆蟲在小檗屬植物花上吸取花蜜時，口器一旦伸入到蜜腺，觸碰到花絲，整個雄蕊會在1秒之內迅速向花的中心彈起，使得開裂的花藥擊打訪花昆蟲的口器或面部。

“這種雄蕊的快速運動現象出現在10多個科、數千種植物中，但其適應意義是什么？這個問題一直困擾著植物學家。”黃雙全告訴《中國科學報》。

他表示，學界提出了三種可能假說，即雄蕊拍打控制了每只昆蟲移走花粉的數量、篩選有效的傳粉昆蟲、減少訪花昆蟲對花蜜的獲取量。

研究人員以小檗科小檗屬等4種植物為研究對象，在室內、野外兩種環境中，分別放置了正常植物的花和經酒精處理后雄蕊失去運動反應的花。結果發現，食蚜蠅等昆蟲在雄蕊失去運動反應的花中采食時間更長、采食量更大，是在正常雄蕊運動的花中采食時間的3.6倍、采食量的2倍。

而在正常小檗屬等植物的花中，快速彈動的雄蕊驚嚇了訪花昆蟲，使其中斷采食，快速離開。這減少了花粉運輸所需的花蜜，同時減少了花粉損耗；將花供給的食物成本降到最低。

本文的作者之一、美國華盛頓大學教授Susanne Renner說：“這與開餐館的情況類似，顧客較多時，餐館里桌子的快速周轉對實現利潤最大化至關重要”。

“標記花粉運動的實驗表明，相較于雄蕊不運動的花，雄蕊運動的花的花粉被傳遞到了更多、更遠的花上，這增加了植物雄性繁殖成功的可能性。”本文的第一作者、華中師范大學生命科學學院博士生李登飛說。

李登飛介紹，“我們還發現，雄蕊快速彈動的適應意義不在于篩選有效的傳粉昆蟲，因為被雄蕊拍打后，所有被觀測的蜂類和蠅類昆蟲都更快離開了花朵。”

瑞士蘇黎世大學教授Bernhard Schmid評價道：“這是一項里程碑式的研究，用可信的實驗證據揭示了植物觸敏雄蕊運動的適應性意義。”

“我們的研究能初步揭開雄蕊觸敏運動之謎，在于找到了控制雄蕊運動的簡單方法，即將小花梗浸入75%的酒精中處理。有了雄蕊不動的花，才得以對這一有趣的花部運動現象進行實驗研究。”黃雙全說。

相關論文信息：

https://doi.org/10.7554/eLife.81449