科技日?qǐng)?bào)記者 趙漢斌

種子散布，是植物種群更新的關(guān)鍵過(guò)程，很多溫帶森林植物的種子都具有休眠特性，成熟后可以存儲(chǔ)很長(zhǎng)時(shí)間仍然保持萌發(fā)活性。

記者7月3日從中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園獲悉，該園與廈門(mén)大學(xué)研究人員合作，開(kāi)展胡蜂快速散布土沉香種子行為、生態(tài)適應(yīng)性和化學(xué)行為機(jī)制的研究，揭示了胡蜂快速散布土沉香的短命種子對(duì)其自然繁殖更新具有重要意義，同時(shí)闡明了一種植物果實(shí)氣味模擬蟲(chóng)食誘導(dǎo)葉片氣味來(lái)吸引害蟲(chóng)天敵胡蜂為植物快速散布種子的全新的種子快速散布機(jī)制。近期國(guó)際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》發(fā)表了這一研究成果。

【資料圖】

胡蜂對(duì)土沉香果實(shí)以及種子的脫水敏感性，決定了種子的成功散布。

“很多熱帶木本植物產(chǎn)生非休眠的種子，其種子壽命很短，成熟后需要快速啟動(dòng)萌發(fā)，否則可能因?yàn)槊撍仍驅(qū)е路N子死亡?！蔽麟p版納熱帶植物園副研究員文平介紹，對(duì)于這類(lèi)非常短命的種子植物而言，快速種子散布就顯得非常迫切和重要。然而目前在種子散布研究領(lǐng)域，還普遍缺乏對(duì)散布速度重要性的認(rèn)識(shí)和實(shí)證研究。

在西雙版納，研究人員發(fā)現(xiàn)，土沉香果實(shí)成熟時(shí)面臨種子釋放和種子失活的抉擇困境。沉香成熟果實(shí)偏好在高溫、強(qiáng)光和干燥的晴天午后進(jìn)行果莢開(kāi)裂以釋放出內(nèi)部的種子；然而一旦在這種環(huán)境下暴露，其種子極易脫水，8個(gè)小時(shí)后，種子完全喪失萌發(fā)活力。

“我們注意到，胡蜂為土沉香提供主要、快速、遠(yuǎn)距離和定向的種子散布服務(wù)，對(duì)幼苗更新意義重大?！蔽麟p版納熱帶植物園動(dòng)植物關(guān)系組博士生秦瑞敏說(shuō)，胡蜂搬運(yùn)種子的節(jié)律與土沉香果實(shí)開(kāi)裂的節(jié)律保持了高度一致性；有一半的果實(shí)，開(kāi)裂僅13分鐘之后，就能夠被胡蜂快速找到，之后可在1分鐘將種子搬離；三種胡蜂共搬運(yùn)96.3%的標(biāo)記種子，且其將種子散布到最遠(yuǎn)400米以外。

原來(lái)，是土沉香果莢釋放的高揮發(fā)性氣味，快速“誘惑”了胡蜂。

在充滿誘惑的開(kāi)裂果莢氣味中，竟包含17種對(duì)胡蜂具有電生理活性的揮發(fā)性成分，主要是分子量較小的短碳鏈的醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)和酸類(lèi)成分；且其中電生理響應(yīng)信號(hào)最強(qiáng)的5種氣味成分的標(biāo)準(zhǔn)品配置成混合引誘劑，對(duì)胡蜂具有很強(qiáng)的野外引誘能力。同時(shí)，這些小分子的果莢氣味均具有極高揮發(fā)性，確保了果實(shí)開(kāi)裂后，很快引得胡蜂光顧。

胡蜂對(duì)土沉香種子的快速散布

基于此，研究人員認(rèn)為，土沉香果莢氣味模擬蟲(chóng)食損傷葉片的高揮發(fā)性氣味，促進(jìn)其與胡蜂快速種子散布關(guān)系的建成。

“土沉香蟲(chóng)食葉片與果莢氣味的17種成分中，有14種對(duì)胡蜂具電生理活性的成分，高達(dá)82%，其中8種成分在胡蜂電生理活性測(cè)試中顯示明顯信號(hào)反應(yīng)，且其中4種成分是已被證明具有野外胡蜂引誘能力的氣味成分?！蔽钠秸f(shuō)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯然強(qiáng)烈支持了果莢吸引胡蜂進(jìn)行快速種子散布的化學(xué)信號(hào)，屬于其對(duì)蟲(chóng)食防御化學(xué)信號(hào)的重新利用。

至此，一種植物果實(shí)氣味模擬蟲(chóng)食誘導(dǎo)葉片氣味來(lái)吸引害蟲(chóng)天敵胡蜂，為植物快速散布種子的全新機(jī)制得以全面揭示。

“胡蜂介導(dǎo)的快速種子散布及其化學(xué)生態(tài)機(jī)制，很可能適用于整個(gè)沉香屬植物?！鼻厝鹈粽f(shuō)，胡蜂快速散布，應(yīng)該是沉香屬植物在進(jìn)化歷史上保持非休眠短命種子特性的重要保障。這種種子快速散布的普遍性、相關(guān)機(jī)制及其在短命種子植物保護(hù)生物學(xué)中的應(yīng)用，值得進(jìn)一步研究。

關(guān)鍵詞： 短命種子