孫浩然 凌少軍 任明迅

摘 要： 圓唇苣苔屬（Gyrocheilos）是苦苣苔科的中國(guó)特有屬，有5種，全部狹域分布在我國(guó)西南及廣東的高海拔山區(qū)。圓唇苣苔屬所有物種的花柱側(cè)偏且花柱頂端呈90°彎折，使得柱頭位于花開(kāi)口的中央位置。這種獨(dú)特的側(cè)偏彎折花柱結(jié)構(gòu)，說(shuō)明圓唇苣苔屬可能有著特殊的演化歷史和適應(yīng)機(jī)制。為揭示這種特殊的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的發(fā)生范圍、發(fā)育過(guò)程及其傳粉適應(yīng)機(jī)制，該研究在圓唇苣苔（Gyrocheilos chorisepalus）、折毛圓唇苣苔（G. retrotrichus）和微毛圓唇苣苔（G. microtrichus）3個(gè)物種中開(kāi)展了花部綜合征觀察，并研究了廣東大霧嶺保護(hù)區(qū)內(nèi)的折毛圓唇苣苔花發(fā)育過(guò)程、花部特征和繁育系統(tǒng)以及傳粉過(guò)程。結(jié)果表明：（1）微毛圓唇苣苔只有花柱左偏彎折現(xiàn)象，而圓唇苣苔和折毛圓唇苣苔雖然大部分花是花柱左偏彎折，但在部分個(gè)體中出現(xiàn)了少量的花柱右偏彎折現(xiàn)象（占種群總花數(shù)的2%～3%）。（2）傳粉觀察發(fā)現(xiàn)，折毛圓唇苣苔在花蕾期即出現(xiàn)了花柱彎折現(xiàn)象，2個(gè)可育雄蕊的花藥合生、位于花冠筒喉部中央位置，與側(cè)偏花柱不存在左右鏡像對(duì)稱關(guān)系。（3）折毛圓唇苣苔的花粉胚珠比（P/O）為456.98±15.55，屬于兼性異交繁育系統(tǒng)。折毛圓唇苣苔存在一定的傳粉限制，自交授粉可以結(jié)實(shí)，但異交種子萌發(fā)率更高，可能存在近交衰退。（4）折毛圓唇苣苔的訪花昆蟲(chóng)較少，訪花頻率較低，主要訪花昆蟲(chóng)有隧蜂、熊蜂、食蚜蠅等；熊蜂體型較大，訪花時(shí)降落在彎折花柱和花瓣下唇，胸部側(cè)面及下部能有效接觸到柱頭。（5）反射率結(jié)果顯示，折毛圓唇苣苔花瓣反射波長(zhǎng)范圍集中在紫光和藍(lán)紫光區(qū)域，花冠的反射波長(zhǎng)范圍與蜂類視覺(jué)范圍一致且花冠筒外側(cè)和花瓣下唇的反射強(qiáng)度最大，更容易吸引蜂類落置在花冠寬大的下唇；圓唇苣苔屬的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象可能來(lái)自近緣的長(zhǎng)蒴苣苔屬（Didymocarpus）的花柱下彎現(xiàn)象或鏡像花（mirror-image flowers）。綜上認(rèn)為，這種側(cè)偏彎折的花柱，可能通過(guò)提供昆蟲(chóng)降落平臺(tái)，使得柱頭位于花開(kāi)口中央和花瓣下唇的上方位置，提高了柱頭接觸訪花昆蟲(chóng)的概率，是適應(yīng)高海拔地區(qū)低頻率訪花者的一種機(jī)制。

關(guān)鍵詞： 花部綜合征， 鏡像花， 傳粉機(jī)制， 繁育系統(tǒng)， 苦苣苔科

中圖分類號(hào)： Q944? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? 文章編號(hào)： 1000-3142（2023）05-0817-10

Abstract： Gyrocheilos is a small genus of Gesneriaceae endemic to hight altitude mountains in Southwest China and Guangdong Province， with only five species. This genus is characterized by laterally bending style， which curves 90° at the top of the style and the stigma right at the mouth of floral tube. This unusual floral trait may have special evolutionary and adaptive mechanisms. In this paper， three Gyrocheilos species， i.e. G. chorisepalus， G. retrotrichus， G. microtrichus were examined to figure out the developmental patterns of floral lateral bending. Breeding systems， floral syndrome and pollination processes were also studied in G. retrotrichus at Dawuling Mountain， Guangdong Province， to explore its pollination adaptations. The results were as follows： （1） G. microtrichus had only left-bending style， while right-bending style were observed in several flowers （2%-3% of the total flowers） of G. chorisepalus and G. retrotrichus， although the individuals and populations were dominated by left-bending style. （2） Pollination observation found that style lateral bending occurred at the early stage of floral bud in G. retrotrichus， with two fertile stamens were anther-united and hidden at the middle of the floral throat， and there was no left and right mirror symmetry relationship with the lateral style. （3） The pollen-ovule ratio （P/O） was （ 456.98±15.55）， belonging to facultative outcross breeding system. G. retrotrichus had a certain pollen limitation and self-pollination， but the germination rate of outcross seeds was higher， and there might be inbreeding decline. （4） There were few floral visitors and the frequency was low of G. retrotrichus. The main floral visitors were Halictidae， Bombus and Syrphidae. Bombus were large， and they landed on the bent style and the lower lip of the petals when visiting flowers. The side and lower part of the chest could effectively contact the stigma. （5） The detected reflected lights of flowers were composed of purple and blue-purple lights and the lower lips and outer floral tube with the highest reflection intensity， more likely to attract bees to land on the corollas lower lip. Molecular phylogeny indicated that the closest genus of Gyrocheilos was Didymorcarpus， which was characterized by style downward bending and mirror-image flowers， suggesting the style lateral bending in Gyrocheilos probably evolved from either of these conditions. In conclusion， the lateral bending style might provide landing platform for pollinators and the stigma above the lower lips increase contact probability the floral visitors， which is an adaptation to the very low insect visitation due to fragmented and foggy habitats in high altitude areas.

Key words： floral syndrome， mirror-image flowers， pollination mechanism， breeding systems， Gesneraiceae

被子植物花柱的形態(tài)與空間位置是決定柱頭落置花粉、胚珠授粉成功的一個(gè)關(guān)鍵因素，往往是由訪問(wèn)最頻繁、最有效的傳粉者塑造的（Mayfield et al.， 2001; Fenster et al.， 2004）。在適應(yīng)不同傳粉者類型與訪花行為以最大化柱頭接受同種花粉概率的選擇壓力下，花柱出現(xiàn)了極大的多態(tài)性（Barrett et al.， 2000），如花柱運(yùn)動(dòng)（Li et al.， 2001; Yu & Huang， 2004; 段友愛(ài)和李慶軍， 2008）、柱頭裂片開(kāi)合（Fetscher， 2001; Yang et al.， 2004）、異長(zhǎng)花柱（Barrett et al.， 2000）、鏡像花的側(cè)偏花柱（Jesson & Barrett， 2002a， b; Gao et al.， 2006; Ren et al.， 2013）等，成為研究花部綜合征（floral syndrome）、花-傳粉者協(xié)同進(jìn)化的關(guān)鍵性狀之一（黃雙全，2007）。

苦苣苔科（Gesneriaceae）圓唇苣苔屬（Gyrocheilos）的花柱形態(tài)非常特別：花柱不僅偏轉(zhuǎn)在花冠筒的一側(cè)，而且花柱頂端呈90°彎折，使得花柱頂端2～3 mm的部分橫在花冠筒開(kāi)口、柱頭處于花開(kāi)口處的中央位置（韋毅剛，2010）。這種花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象不同于目前已知的花柱類型，可能存在不一樣的發(fā)育過(guò)程和傳粉適應(yīng)機(jī)制，對(duì)認(rèn)識(shí)苦苣苔科傳粉系統(tǒng)演化和物種形成機(jī)制具有積極意義。

圓唇苣苔屬是中國(guó)特有屬，僅5種2變種（王文采等，1990），狹域分布于廣西與廣東等地的高海拔山區(qū)的郁閉林下或溪谷山澗（韋毅剛，2010），生境呈典型的斑塊狀分布。本研究廣泛調(diào)查了圓唇苣苔屬3個(gè)物種的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象及其主要花部特征，并以折毛圓唇苣苔（Gyrocheilos retrotrichus）為例，研究了花部綜合征及其發(fā)育過(guò)程、傳粉機(jī)制和繁育系統(tǒng)。本文主要回答2個(gè)科學(xué)問(wèn)題：（1）圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的發(fā)育過(guò)程和主要特征；（2）圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的傳粉適應(yīng)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的系統(tǒng)分布

2021年4—5月調(diào)查了正處于盛花期的廣西南寧大明山保護(hù)區(qū)天坪站附近石壁的圓唇苣苔（Gyrocheilos chorisepalus）、廣東大霧嶺大田頂林下山坡的折毛圓唇苣苔、廣東大霧嶺長(zhǎng)坑林區(qū)山澗邊的微毛圓唇苣苔（G. microtrichus）3個(gè)物種的花柱彎折現(xiàn)象。選擇這3個(gè)種分布較集中的大種群，記錄開(kāi)花個(gè)體數(shù)。隨機(jī)挑選不少于種群規(guī)模一半的個(gè)體，不少于200朵花，統(tǒng)計(jì)花柱側(cè)偏彎折的現(xiàn)象。

1.2 折毛圓唇苣苔花柱側(cè)偏彎折的發(fā)生過(guò)程

在折毛圓唇苣苔居群內(nèi)，隨機(jī)選取不同植株的25朵花蕾進(jìn)行標(biāo)記，記錄雌雄蕊的變化。折毛圓唇苣苔的花蕾發(fā)育階段分為5個(gè)時(shí)期： 花蕾期I、花蕾期Ⅱ、花蕾期Ⅲ、花蕾期Ⅳ、花蕾期Ⅴ（花瓣裂片頂端部分松散，即將打開(kāi)）、花開(kāi)放期（花瓣上下唇裂片打開(kāi)）。每個(gè)時(shí)期取5朵花進(jìn)行解剖， 拍照并記錄花內(nèi)各部位尤其是雌蕊與雄蕊結(jié)構(gòu)的變化。

1.3 訪花昆蟲(chóng)及訪花行為

參照龔燕兵和黃雙全（2007）的方法，在折毛圓唇苣苔種群內(nèi)開(kāi)花個(gè)體集中的斑塊中，以50株個(gè)體為觀察對(duì)象，使用數(shù)碼相機(jī)對(duì)訪花昆蟲(chóng)進(jìn)行拍攝觀察。記錄訪花者形態(tài)種類、訪花行為和總訪問(wèn)次數(shù)。通過(guò)訪花昆蟲(chóng)是否接觸到柱頭、是否從花開(kāi)口進(jìn)入花冠筒等，判斷訪花昆蟲(chóng)是不是可能的有效傳粉者。

1.4 繁育系統(tǒng)

1.4.1 異交指數(shù)與花粉胚珠比（P/O） 依據(jù)Dafni（1992）的標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)量折毛圓唇苣苔30朵花的單花直徑、雌雄蕊成熟順序和柱頭與花藥的相對(duì)位置并計(jì)算異交指數(shù)（OCI）。異交指數(shù)越大，植物異交水平越大，越需要傳粉者。

隨機(jī)選取10朵花藥尚未開(kāi)裂的花，放入FAA固定液中，帶回計(jì)算花粉和胚珠數(shù)量。取下花藥，制成1 000 μL的花粉懸浮液，用移液槍吸取少量花粉液在光學(xué)顯微鏡（上海普丹XTL-10）下統(tǒng)計(jì)花粉數(shù)量，每朵花重復(fù)計(jì)數(shù)3次。在體式顯微鏡（尼康SMZ745T）下剝離出胚珠，統(tǒng)計(jì)胚珠數(shù)量。

1.4.2 花粉與柱頭活性 參照Dafni（1992）的方法，隨機(jī)選取30個(gè)處于花蕾期V的花蕾，標(biāo)記為0狀態(tài)。隨后每隔1 d取3朵花，檢測(cè)花粉活性和柱頭可授性。方法如下：取部分新鮮花粉撒在滴有15%蔗糖溶液（含硼酸）的凹面載玻片上，置于培養(yǎng)皿中恒溫培養(yǎng)10 h，然后在光學(xué)顯微鏡下統(tǒng)計(jì)花粉萌發(fā)率（花粉數(shù)>40為有效樣本）來(lái)判斷花粉活性的水平。柱頭浸泡在3%的雙氧水中，根據(jù)氣泡產(chǎn)生的速率與數(shù)量判斷柱頭活性。

1.4.3 花瓣反射率實(shí)驗(yàn) 取剛開(kāi)放的花，用便攜式光譜儀（賽曼S3000-UV-NIR）和光纖反射探針（Fiber Y 400 μm）測(cè)量花冠筒外側(cè)、花冠筒內(nèi)側(cè)、花瓣下唇、花瓣上唇4個(gè)部位的花瓣反射率。光源采用脈沖氙燈（Xe-02），參考光使用標(biāo)準(zhǔn)反射白板（WB-02）。使用花下第一片葉作為背景光參照物。測(cè)量時(shí)將探針傾斜45°并置于距離花瓣表面5 mm處。用SpectraPro V3.3（杭州塞曼科技有限公司）整理反射率數(shù)據(jù)。

1.4.4 人工授粉套袋實(shí)驗(yàn) 在花冠裂片未完全展開(kāi)前，隨機(jī)選取10個(gè)植株上的花做人工處理（Dafni， 1992）。設(shè)置的5個(gè)處理如下。（1）自然對(duì)照：不做任何處理，作自然情況下的對(duì)照。（2）無(wú)處理套袋：不進(jìn)行任何處理直接套袋。（3）去雄套袋：在即將開(kāi)花之前，去掉花藥后套袋。（4）自交授粉：在開(kāi)花前去雄套袋，花開(kāi)后用同株的花粉涂在柱頭上，套袋。（5）異交授粉：花開(kāi)前去雄套袋，花開(kāi)后用其他植株的花粉涂在柱頭上，套袋。每組10朵，1個(gè)月后統(tǒng)計(jì)各處理的坐果率和結(jié)實(shí)率。

1.4.5 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn) 取上述5組不同處理得到的膨大果實(shí)，每個(gè)果實(shí)各選取100粒種子，使用蒸餾水清洗3次，將種子置于鋪有滅菌濾紙且用蒸餾水浸潤(rùn)的培養(yǎng)皿中，恒溫培養(yǎng)。以胚根長(zhǎng)度超過(guò)種子長(zhǎng)度作為種子萌發(fā)成功的標(biāo)志，30 d后統(tǒng)計(jì)不同處理下的種子萌發(fā)率。通過(guò)自交和異交種子的萌發(fā)率差異，判斷是否存在近交衰退。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0 for Windows 統(tǒng)計(jì)軟件的one-way ANOVA分析套袋實(shí)驗(yàn)中不同處理間的結(jié)實(shí)率、每果平均種子數(shù)的差異。數(shù)據(jù)間的兩兩比較采用Student-Newman-Keuls檢驗(yàn)法（S-N-K法）（任明迅， 2009）。

2 結(jié)果與分析

2.1 圓唇苣苔屬花柱彎折現(xiàn)象

廣西南寧大明山的圓唇苣苔種群個(gè)體數(shù)超過(guò)200株。對(duì)種群中351朵花的花柱彎折情況進(jìn)行了調(diào)查，花柱左偏花與右偏花可以出現(xiàn)在同一個(gè)體上，其中花柱左偏花341朵、花柱右偏花10朵，花柱右偏花占2.85%（圖1）。

廣東大霧嶺大田頂?shù)恼勖珗A唇苣苔種群約有2 000個(gè)開(kāi)花個(gè)體。統(tǒng)計(jì)了種群中541朵花的花柱彎折情況，花柱左偏花與右偏花可以出現(xiàn)在同一個(gè)體上，其中花柱左偏花、右偏花分別有532、9朵，花柱右偏花占1.66%（圖1）。

廣東大霧嶺長(zhǎng)坑林區(qū)的微毛圓唇苣苔有花個(gè)體數(shù)量約200株。一共調(diào)查了230朵花，全部都是左偏彎折花，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)花柱右偏彎折現(xiàn)象（圖1）。

2.2 花部綜合征與花柱側(cè)偏彎折過(guò)程

折毛圓唇苣苔花紫紅色，花序大而繁茂，花冠平均長(zhǎng)約12 mm。每個(gè)植株有1～3條花序，每個(gè)花序有5～20朵花，為雙花聚傘花序。折毛圓唇苣苔花大多在凌晨開(kāi)放，開(kāi)花時(shí)，首先是下唇左右裂片先展開(kāi)，2～3 h后下唇中裂片展開(kāi)，上下唇瓣分離，即花開(kāi)放?；ㄩ_(kāi)放后上唇邊緣逐漸向后翻折、下唇繼續(xù)向下展開(kāi)，花柱向花筒外伸長(zhǎng)?；ɡ倨诨ü诔噬钭霞t色，在花開(kāi)放時(shí)逐漸變?yōu)榈霞t色（圖2）。單花壽命通常為6～7 d。

折毛圓唇苣苔花柱基部的花盤(pán)明顯，可能分泌有花蜜（圖2）。折毛圓唇苣苔的花柱在距基部約1 mm位置側(cè)偏，使整個(gè)花柱水平偏向花左側(cè)；除了花柱基部的側(cè)偏，在花柱頂端靠近柱頭3～5 mm處柱頭還向花中央彎折。折毛圓唇苣苔的雌雄蕊長(zhǎng)度近似，花柱位于中央花藥的正上方（圖2：花蕾期I）。隨后，花柱逐漸伸長(zhǎng)，柱頭開(kāi)始向下鉤彎（圖2：花蕾期Ⅱ），并隨著花柱的伸長(zhǎng)逐漸離開(kāi)花藥位置向側(cè)面偏移（圖2：花蕾期Ⅲ）。隨著花柱的伸長(zhǎng)，雌雄異位程度和花柱側(cè)偏更加明顯、花柱上端彎折程度逐漸增大至90°（圖2：花蕾期IV）。在花即將開(kāi)放時(shí)（圖2：花蕾期V），花柱完全側(cè)偏在花冠筒側(cè)壁，彎折的柱頭位于雄蕊花藥正前方?；ㄍ耆蜷_(kāi)時(shí)，花柱遠(yuǎn)遠(yuǎn)伸出花冠口，彎折的花柱上端呈鐮刀狀橫在花開(kāi)口處（圖2）。

2.3 傳粉過(guò)程

折毛圓唇苣苔主要訪花昆蟲(chóng)為熊蜂，偶見(jiàn)有隧蜂或食蚜蠅訪問(wèn)（圖3）。其中，熊蜂的訪問(wèn)頻率最高，常見(jiàn)于11：00—13：00訪花。熊蜂訪花時(shí)常降落在花的下唇（圖3），用腳鉤住下唇或彎折花柱以固定身體。訪花時(shí)熊蜂胸部側(cè)面和下部能明顯接觸到位于花開(kāi)口中央位置的柱頭，有時(shí)在收集完花粉后也會(huì)在花筒口將花粉梳理進(jìn)花粉籃。熊蜂停留時(shí)間較短，平均訪花時(shí)間4 s左右，在飛離時(shí)，能明顯觀察到由熊蜂振翅引起的花粉散出。

2.4 花瓣反射率

折毛圓唇苣苔花瓣各部位的反射波長(zhǎng)集中在384 nm（紫光）、406 nm（紫光）、426～437 nm（紫光）處，在462 nm（藍(lán)光）處也有較高的反射強(qiáng)度。花冠的反射波長(zhǎng)在蜂類視覺(jué)范圍內(nèi)，說(shuō)明折毛圓唇苣苔主要靠吸引蜂類傳粉，與傳粉觀察結(jié)果一致。折毛圓唇苣苔的花冠筒外側(cè)和花瓣下唇的反射強(qiáng)度最大，高于花冠筒內(nèi)和上唇的反射率（圖4），花冠下唇更高的反射率使得蜂類傳粉時(shí)更容易落置在下唇，從而控制其訪花行為。

2.5 繁育系統(tǒng)

2.5.1 異交指數(shù)與花粉胚珠比（P/O） 折毛圓唇苣苔的花較大，柱頭與花藥間存在明顯的雌雄異位，雄蕊先熟。根據(jù)Dafin（1992）對(duì)異交指數(shù)的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，折毛圓唇苣苔的異交指數(shù)為3，繁育系統(tǒng)為兼性異交，自交親和，可能需要傳粉者。

折毛圓唇苣苔單花的花粉數(shù)為（7.33±0.34）×105粒，胚珠數(shù)為（1 604±93）個(gè)；花粉胚珠比（P/O）為456.98±15.55。依據(jù)Cruden（1977）的標(biāo)準(zhǔn)， 折毛圓唇苣苔的繁育系統(tǒng)為兼性異交。

2.5.2 花粉與柱頭活性 雖然折毛圓唇苣苔的花粉在花瓣裂片打開(kāi)時(shí)就有一定活性，但其活性較低 （25%）（圖5）， 花粉活性在花開(kāi)后第3天達(dá)到最大值（80%），之后逐漸降低，第8天完全為0。柱頭在開(kāi)花前沒(méi)有活性，在花開(kāi)放后第3天活性達(dá)到最高值，并持續(xù)3～4 d（圖5）。

2.5.3 人工套袋 自然條件下，折毛圓唇苣苔的坐果率為36%、種子數(shù)為（406±126.03）粒（表1）。去雄套袋結(jié)實(shí)率為0，不存在無(wú)融合生殖。無(wú)處理套袋有1朵花成功坐果、種子數(shù)為240粒，可能存在一定程度自交。人工授粉的折毛圓唇苣苔顯著高于自然對(duì)照的坐果率，顯示折毛圓唇苣苔自然繁殖存在一定的傳粉限制。異交授粉的坐果率略高于自交授粉坐果率，但不存在顯著差異（表1）。

2.5.4 種子萌發(fā)率 自然結(jié)實(shí)的種子萌發(fā)率可達(dá)（52 ± 11.01）%，無(wú)處理套袋的種子萌發(fā)率為（24±1.21）%，表明自交的種子也具有一定的活性，人工自交授粉種子的萌發(fā)率略高于無(wú)處理套袋的萌發(fā)率，可能是由無(wú)處理套袋果實(shí)樣本量極少導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差。人工異交授粉的種子萌發(fā)率（61±9.86）%顯著高于自交種子的萌發(fā)率和自花授粉種子的萌發(fā)率（36±9.36）%，說(shuō)明折毛圓唇苣苔可能存在近交衰退（圖6）。

3 討論

3.1 圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的特征與演化

圓唇苣苔屬的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象，在形態(tài)上類似于鏡像花（mirror-image flowers）。鏡像花是一種特化的昆蟲(chóng)傳粉機(jī)制，通過(guò)花柱偏左或偏右，形成鏡像對(duì)稱的2種花型促進(jìn)異交傳粉（Barrett et al.， 2000; Jesson & Barrett， 2002c; Ren et al.， 2013）。但是，在本研究中，圓唇苣苔屬的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象在2個(gè)方面不同于鏡像花：（1）鏡像花通常都有1個(gè)對(duì)應(yīng)側(cè)偏在另一側(cè)的可育雄蕊（Barrett et al.， 2000; 張大勇， 2004; Ren et al.， 2013），而圓唇苣苔屬的可育雄蕊位于花冠筒內(nèi)上方的中央位置，不側(cè)偏；（2）鏡像花的花柱通常僅側(cè)偏、不彎折，柱頭位于花的側(cè)面，而圓唇苣苔屬的花柱上端顯著呈90°彎折，使得柱頭位于花開(kāi)口的中央位置。因此，圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象可能有著特殊的演化歷史和傳粉適應(yīng)機(jī)制。

與圓唇苣苔屬親緣關(guān)系最近的長(zhǎng)蒴苣苔屬（Didymocarpus）的溫州長(zhǎng)蒴苣苔（D. cortusifolius）、沅陵長(zhǎng)蒴苣苔（D. yuenlingensis）等植物的花柱也存在彎折現(xiàn)象（韋毅剛， 2010；Roalson & Roberts， 2016），但本研究花柱位于花冠筒正上方，花柱頂端朝下彎折。這種下彎花柱有利于接觸到訪花者背部攜帶的花粉（Armbruster et al.， 2003; Huang & Shi， 2013）。我們根據(jù)Roalson和Roberts（2016）的分子系統(tǒng)關(guān)系，推測(cè)圓唇苣苔屬的祖先狀態(tài)可能是這種處于花冠筒中央位置的下彎花柱。但是，系統(tǒng)樹(shù)改自Roalson和Roberts （2016）。

在后期的演化中，控制花柱細(xì)胞分裂的基因發(fā)生突變，花絲基部?jī)?nèi)外側(cè)細(xì)胞分裂速率與方向存在差異導(dǎo)致花柱側(cè)偏， 逐漸形成了側(cè)偏的彎折花柱（Du et al.， 2012）。這種側(cè)偏彎折花柱可以利用訪花者胸部或腹部側(cè)面進(jìn)行傳粉，降低了其與其他植物競(jìng)爭(zhēng)傳粉者背部傳粉導(dǎo)致的傳粉干擾（Huang & Shi， 2013）；同時(shí)，側(cè)偏彎折的花柱避免了大型訪花昆蟲(chóng)快速粗暴訪花行為對(duì)雌蕊造成的物理傷害，具有保護(hù)雌蕊的作用（Barrett et al.， 2000）。隨后，在提高柱頭花粉落置成功率的選擇壓力下，花柱頂端彎折程度逐漸增大到90°，形成了圓唇苣苔屬特有的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象。

在本研究中，圓唇苣苔屬的近緣屬長(zhǎng)蒴苣苔屬出現(xiàn)了鏡像花，而苦苣苔科蛛毛苣苔屬（Paraboea）鏡像花中也存在著花柱頂端的彎折現(xiàn)象（Gao et al.， 2006; 韋毅剛，2010）；此外，本研究的圓唇苣苔屬也出現(xiàn)了少量的花柱右偏彎折的花型，與占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的花柱左偏彎折花型呈現(xiàn)出鏡像對(duì)稱。這暗示著圓唇苣苔的花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象可能與鏡像花有著密切的聯(lián)系。但是，鏡像花的異交傳粉機(jī)制在傳粉者訪花頻率極低的生境中難以實(shí)現(xiàn)與維持（Jesson & Barrett， 2002c）。鏡像花由1個(gè)位點(diǎn)的2個(gè)等位基因控制，其中右偏花柱是顯性，左偏花柱是隱性（Jesson & Barrett， 2002a，b）。圓唇苣苔屬的生境郁閉度高、濃霧較大，可能導(dǎo)致祖先類群的鏡像花異交機(jī)制受限，在經(jīng)歷了遺傳瓶頸和較高頻率的自交繁殖保障之后，導(dǎo)致只有隱性純合的花柱左偏這一種花型占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（Jesson & Barrett， 2002b），并在后期逐漸增大花柱頂端的彎折程度。鏡像花崩潰成單一或單優(yōu)花型的現(xiàn)象，在百合科（Liliaceae）和血草科（Haemodoraceae）折扇草屬折扇草（Wachendorfia thyrsiflora）等植物中也有報(bào)道（Jesson & Barrett， 2002b，2003）。今后，需要開(kāi)展深入的分子系統(tǒng)學(xué)和遺傳發(fā)育機(jī)制的研究，確定圓唇苣苔屬花柱彎折和花柱側(cè)偏2個(gè)性狀的演化順序，才能更好地確定圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的起源與演化歷史。

3.2 花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的傳粉適應(yīng)機(jī)制

花部綜合征和人工授粉實(shí)驗(yàn)都表明：折毛圓唇苣苔屬于以異交為主的繁育系統(tǒng)，但傳粉限制明顯；自交親和，但存在一定的自交衰退，可能是由脅迫生境造成的傳粉條件與傳粉質(zhì)量的下降導(dǎo)致的高自交親和度（Schoen & Brown， 1991）。圓唇苣苔屬主要的有效傳粉者熊蜂體型較大，在訪花時(shí)只能降落在寬大的花瓣下唇，不能進(jìn)入花冠筒內(nèi)部。熊蜂訪花時(shí)，經(jīng)常用前足抓住花瓣上唇和彎折花柱維持身體平衡。在這個(gè)過(guò)程中，柱頭得以接觸到熊蜂胸部的側(cè)面和下部，實(shí)現(xiàn)了傳粉。同時(shí)，花柱彎折使得柱頭位于花中央、反射率最高的下唇瓣的上方位置，這里是熊蜂等訪花者降落頻率最高的部位，可以最大化提高柱頭接觸傳粉者的概率。因此，彎折的花柱既給熊蜂增加了降落平臺(tái)，也提高了柱頭接觸傳粉者的概率和花粉落置成功率，極大促進(jìn)了傳粉成功率。這可能是圓唇苣苔屬植物對(duì)高海拔、濃霧山地傳粉者訪花頻率極低環(huán)境的一種適應(yīng)。

在本研究中，與苦苣苔科其他植物相比，圓唇苣苔屬還有著明顯扁平的花冠筒開(kāi)口。扁平的花冠筒限制了訪花昆蟲(chóng)的訪花位置，提高了位于花冠筒開(kāi)口處的彎折花柱接觸訪花者身體部位的精確性。此外，我們?cè)谝巴庥^察到，折毛圓唇苣苔花在第6天左右開(kāi)始凋謝，脫落的花冠筒會(huì)在風(fēng)的作用下順著花柱滑落，彎折花柱的柱頭能夠接觸到自花的花藥，此時(shí)柱頭有較高的活性，花粉活性較低但仍然具有一定活性，可能在一定程度上促進(jìn)了自交繁殖保障。這種現(xiàn)象在唇形目紫葳科（Bignoniaceae）等植物也有發(fā)現(xiàn)（Lloyd & Schoen， 1992; Qu et al.， 2007），被證實(shí)是在異交失敗或受限情況下的一種延遲自交機(jī)制（Qu et al.， 2007）。

因此，圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象是特化適應(yīng)熊蜂等大型昆蟲(chóng)胸部側(cè)面及下部傳粉的一種機(jī)制，具有延遲自交的作用，提高了圓唇苣苔屬在郁閉度高、濃霧、傳粉服務(wù)較低等生境的適應(yīng)能力，對(duì)于認(rèn)識(shí)苦苣苔科物種適應(yīng)分化具有積極意義。這種特殊的花部特征，既有可能是從復(fù)雜的特化傳粉系統(tǒng)鏡像花崩潰而來(lái)，又有可能是從位于花中央的下彎花柱逐漸偏轉(zhuǎn)演化而來(lái)。在今后的研究中，可以結(jié)合圓唇苣苔屬及其近緣屬開(kāi)展分子系統(tǒng)發(fā)育的研究，明確花柱側(cè)偏和花柱彎折2個(gè)性狀的演化順序，才能更好地確定圓唇苣苔屬花柱側(cè)偏彎折現(xiàn)象的起源與適應(yīng)歷史。

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（責(zé)任編輯 鄧斯麗 李 莉）