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西双版纳热带雨林绿石林国家公园绿石林景区约有31属49种兰科植物,通过对芳香石豆兰、密花石豆兰、滇南翻唇兰、广布芋兰和毛叶芋兰繁殖生态学研究,不仅可以了解兰科植物多样的传粉机制,还可以对其保育策略提供科学依据。
不同于石豆兰属其他具有蝇类传粉综合症的种类,芳香石豆兰花朵具有香味和花蜜。中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是芳香石豆兰唯一的有效传粉者,具有较高的访问频率,自然种群中有较高的花粉块移出率和柱头花粉块沉降率。在中华蜜蜂的传粉过程中,芳香石豆兰铰链结构的唇瓣起着重要作用。人工授粉试验表明,白花授粉不结实,异花授粉结实率达90％以上,由此可得芳香石豆兰为自交不亲和的繁育系统,这也是首次报道石豆兰属植物自交不亲和的物种。芳香石豆兰具有较强的克隆生长能力,同一个体花期内有大量的花同时开放,其传粉者中华蜜蜂平均单次访花4.29±0.40朵(n=66),造成了严重的同株异花传粉。芳香石豆兰附生于石灰岩山森林山顶岩石或树干上,种群密度较低,使得不同个体之间花粉交流困难,加之自交不亲和的特性导致了芳香石豆兰自然不结实。
密花石豆兰与芳香石豆兰同属,多年的物候观察发现,自然种群中能产生大量果实。2010年自然处理的349个花序,共产生84个果实。按每个花序平均18.75朵花(n=40)计算,则自然处理的结实率为1.28%。人工自花授粉和异花授粉子房膨大率为55.56%(n=39)和53.85%(n=39),15天后人工自花授粉结实率稳定在14.81%,18天后人工异花授粉结实率稳定在15.38%。人工异花授粉、自花授粉的结实率没有显著差异(X2=0.069,P＞0.05),表明密花石豆兰是自交亲和物种。无刺蜂的访问频率最高,一天之内访问最多可达40次,根据规律的访问和与花结构较适合的体型,我们推测无刺蜂是密花石豆兰的传粉者。
滇南翻唇兰人工白花授粉、异花授粉的结实率为53.30%(n=30)、50.00%(n=20),是自交亲和物种。经过7天(56小时)的观察,未发现传粉者,并且也没有自然结实,说明滇南翻唇兰传粉者缺失或者传粉者访问频率很低。
广布芋兰人工自花授粉结实率100%(n=7),是自交亲和物种。无刺蜂是广布芋兰的传粉者,花粉块移出率非常高,达到100%(n=48),但是广布芋兰的自然结实率仅为1.75%(n=48)。毛叶芋兰人工白花授粉、异花授粉花朵的子房全部膨大(n=10),结实率均为50%。在28.5小时的访花观察中,我们没有观察到传粉者。但是观察到了自然结实,结实率为2.94%(n=68)。说明毛叶芋兰有传粉者的存在,只是访问频率低或者对人类的干扰比较敏感,我们的观察干扰了传粉者的访问。广布芋兰和毛叶芋兰同域分布,且同花期,在花大小上,毛叶芋兰的花大约是广布芋兰花的两倍。从二者花形态以及访问者观察的结果看,我们推测传粉者不同带来了二者的生殖隔离。