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在普通人的印象里，蒼蠅總是跟人類疾病傳播、不清潔不衛(wèi)生相聯(lián)系，扮演著“四害”的角色。然而在自然界當中，很多植物的開花結(jié)實卻離不開蠅類的傳粉。內(nèi)蒙古大學生命科學學院陳貴林教授研究團隊，在國家自然科學基金項目、內(nèi)蒙古自然科學基金項目及自治區(qū)科技成果轉(zhuǎn)化項目支持下，歷經(jīng)四年持續(xù)研究，首次證實藥用寄生植物鎖陽的開花結(jié)實與鎖陽開花后散發(fā)出的一種特有臭味物質(zhì)吸引蠅類昆蟲傳粉，從而實現(xiàn)鎖陽的授粉結(jié)實密切相關(guān)。這一最新研究成果，于2020年9月11日在線發(fā)表在國際植物學期刊Plant Biology上。

我們知道，被子植物必須通過開花后的傳粉過程才能實現(xiàn)種子的結(jié)實，比如園藝作物西瓜、甜瓜等水果生產(chǎn)，農(nóng)作物小麥玉米的生產(chǎn)。這些作物通過傳粉結(jié)實不僅為自己的下一代的繁殖提供了種子，同時也滿足了人類對水果和籽粒的需求。植物為了實現(xiàn)傳粉需要依賴不同的傳粉媒介，如依賴風傳粉的風媒植物，玉米、小麥、高粱、谷子、黍子等；依賴昆蟲傳粉的蘋果、梨、草莓、西瓜、番茄、南瓜等。據(jù)估計，80%的被子植物靠昆蟲實現(xiàn)傳粉。這些植物為吸引特定傳粉昆蟲類群會提供不同的吸引物，如最常見的花蜜、花粉粒、芳香的氣味等。但是有一類植物的花朵會釋放與動物糞便、腐肉相似的臭味來吸引蠅類傳粉，這種花氣味擬腐現(xiàn)象已經(jīng)在許多植物類群中被發(fā)現(xiàn)，如大王花、非洲白鷺花、白星海芋等。然而這種擬腐現(xiàn)象很少在寄生被子植物中報道。寄生植物是一類依靠吸收寄主植物營養(yǎng)實現(xiàn)生長繁殖的異養(yǎng)植物，截至目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)4750多種，現(xiàn)在已經(jīng)報道的絕大部分寄生植物通過花蜜和花粉粒吸引昆蟲傳粉。鎖陽為鎖陽科鎖陽屬多年生全寄生草本植物，主要寄生在荒漠植物白刺屬植物的根部，鎖陽是重要的中藥材，臨床用鎖陽補陽氣，治陽痿精虛、衰血竭、老年氣弱陰虛、大便燥結(jié)等。鎖陽也是傳統(tǒng)的蒙藥，能止瀉健胃，主治腸熱、胃炎、消化不良、痢疾等。鎖陽分布在中國的北溫帶干旱的荒漠地區(qū)，如內(nèi)蒙古西部、甘肅、寧夏、青海、新疆等?。▍^(qū)）荒漠區(qū)。鎖陽的藥用資源絕大部分來自于野生種群，由于連年的挖掘，鎖陽已被內(nèi)蒙古、新疆、青海列入各?。ㄗ灾螀^(qū)）的《重點保護野生植物名錄》，同時中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部在《中國生物多樣性紅色名錄（高等植物卷）》中將其評估為易危等級。為了制定鎖陽的繁育保護策略，陳貴林教授研究團隊持續(xù)開展了鎖陽的繁殖生物學和傳粉生物學研究。根據(jù)博士研究生王德慧在阿拉善左旗對鎖陽自然種群的觀察，鎖陽集中在每年春季4月中下旬花序（鎖陽頭）出土，5月上旬開始開花，整個花序上密集生長著大量的非常小的雌花和雄花，雄花的花藥開裂釋放大量細小的花粉粒，當昆蟲落到花序上會觸碰花藥，黏附花粉。有趣的是，鎖陽會散發(fā)苯酚、對甲苯酚，吲哚，二甲基二硫醚和辛醇等臭味物質(zhì)來吸引蠅類傳粉者，包括家蠅、花蠅、麗蠅、麻蠅等10種昆蟲，當這些昆蟲嗅到臭味物質(zhì)就會飛到鎖陽花序上，但是它們并不能在鎖陽花序上找到與臭味相對應(yīng)的食物，它們只好攜帶著花粉粒飛向其他散發(fā)著臭味的花序繼續(xù)尋找食物，順便實現(xiàn)了鎖陽的傳粉。通過授粉試驗證明鎖陽是自交不親和的植物，同一花序上雄花的花粉粒并不能讓雌花完成正常授精，因此鎖陽花序上的雌花需要來自另一個花序上的花粉粒才能完成傳粉和授精，產(chǎn)生種子。由此體現(xiàn)了這些蒼蠅在鎖陽繁殖過程中的重要性。同時我們通過傳粉媒介試驗發(fā)現(xiàn)風也能起到輔助的傳粉作用。在清楚了鎖陽傳粉機制的基礎(chǔ)上，我們在一些臭味不夠濃的鎖陽種群的花序上使用了少量的二甲基二硫醚和二甲基三硫醚來吸引更多的蠅類傳粉者來促進鎖陽傳粉，鎖陽的種子產(chǎn)量增加了20%以上。這項研究成果對鎖陽資源的原生態(tài)保護，鎖陽野生撫育及人工栽培具有重要意義。

圖1 鎖陽的花：A.花序，B.雄蕊，C.由柱頭、未成熟的花藥和花被組成的花序平面，D.兩性花，成熟的柱頭和未成熟的花藥

圖2 鎖陽花序的訪花者：A.綠色的麗蠅、灰色的家蠅和鱗翅目幼蟲，B.家蠅，C.花蠅，D.啃食鎖陽的漠甲

圖3 鎖陽的傳粉模式圖