花的使命——传粉丨花颜鸟语
2023/4/22 8:00:00 中科院之声
编者按：在地球浩瀚的历史长河中，生命世界谱写了一曲曲悲壮赞歌，塑造了地球环境，孕育了人类文明史诗，促进了经济社会发展。在科学传播的星辰里，中科院之声与华南植物园联合开设“花颜鸟语”专栏，既是生命世界之窗，又荟萃自然体验的点滴故事。惟愿她为自然世界代言，宣传生物多样性保护。惟愿她解读科学前沿，讲述科学故事，封存自然足迹。
在温暖的南方，一年四季都能见到花团锦簇的美景，对于花，我们的目光往往停留在它的颜色、气味又或者是它被赋予的品格。例如，《诗经》中对桃花色彩的描写是“桃之夭夭，灼灼其华”，鲜艳夺目；又如，王安石笔下的梅花“唯有暗香来”，寒冬盛开，香气扑鼻。但花作为植物的生殖器官，是否受到人类的喜爱对它们来说是无关紧要的，完成传粉才是它们的终极使命。两种传粉方式在植物界中，被子植物也被称为有花植物或显花植物，花也是被子植物有性生殖的显著特征。植物传粉的方式有两种，包括异花传粉和自花传粉。异花传粉是指一朵花的雄蕊花粉传到另一朵花的雌蕊柱头上，是两朵花的事情，而自花传粉是指在同一朵花中，雄蕊的花粉传到雌蕊的柱头上的过程。对于没有自主移动能力的植物来说，完成传粉可不是一件简单的事情，它们常常需要借助外在媒介的帮助，比如小鸟、蝙蝠、蜜蜂、蝴蝶、蚂蚁等动物，甚至风和水都能成为它们的传粉“红娘”。根据借助传粉媒介的不同，传粉方式可以细分为虫媒传粉、风媒传粉、水媒传粉、鸟媒传粉、兽媒传粉等。为了使命必达，不仅花朵本身要绞尽脑汁吸引传粉者的到来，在这个关键又重要的时刻，整株植物都会使出浑身解数以助一臂之力，毕竟这不仅仅是一朵花的事啊!看异花传粉“困难户”如何利用“花瓣”走出困境异花传粉是被子植物中最为普遍的传粉方式，对于绝大多数的花朵来说，凭借着鲜艳的花色、独特的气味和造型，加上所处的环境如果有大量的传粉媒介，完成传粉不是一件难事。但对于一些植物来说，偏偏就为此犯了难，它们需要再多花些心思，才能摆脱传粉“困难户”的标签，今天，就让我们来看看在“花瓣”上下功夫的有哪些植物吧!嘴唇花(Psychotria elata)就是其一。咦？看这图片，如此“性感”的“红唇”还不够鲜艳吗？还不能吸引传粉者到访吗？其实我们都被嘴唇花欺骗了，夸张的“红唇”并不是它的花瓣，也不是科技与狠活，而是它的苞片!中间小小的白花才是真正的花，如果单靠小小的白花来吸引传粉者的青睐可以说是难于上青天了。因此，在长期的生长进化过程中，嘴唇花的叶子逐渐变态发展成鲜艳的苞片，来帮助甚至代替花瓣吸引传粉者来访，确保完成繁育后代的使命。
嘴唇花(图片来源于网络)叶子变态发展成类似花瓣的苞片往往是一些传粉“困难户”常用的策略，我们在城市街头经常见到的叶子花(Bougainvillea spectabilis )、珙桐(Davidia involucrata )、金包花(The package spent)、一品红(Euphorbia pulcherrima)等，看似鲜艳的花瓣其实也是苞片，吸引昆虫飞来采食花蜜和助力传粉是苞片的功劳，而它们本身的花瓣已经发生了退化或不显眼。色彩亮丽夺目的苞片在视觉效果上不仅能增大花朵的面积，还是引来传粉者到访的主力军。
叶子花 (徐晔春 摄)
珙桐(徐晔春 摄)
自然界中，除了叶子能发展成似花非花的苞片，一些植物的花萼也能发展变化成花瓣状来吸引传粉者。花萼生长于最外轮，是花的组成部分。唇形科的一串红(Salvia splendens)、毛茛科的乌头(Aconitum carmichaelii)、虎耳草科的福建绣球(Hydrangea chungii)和茜草科的红纸扇(Mussaenda erythrophylla)都是典型的代表，这些植物的萼片扩大并发展成色彩多样的花瓣状，而它们真正的花冠非常小，只有当昆虫受到花瓣状的萼片吸引到来后，近距离才能看到真正的花冠。
一串红(徐晔春 摄)
乌头(徐晔春 摄)
绣球(徐晔春 摄)叶子和萼片都可以发展成颜色艳丽的花瓣状，那么花器官还有哪些组成部分可以变化成花瓣状来助力传粉呢？大千植物世界真是无奇不有，有些植物的柱头居然还能长成花瓣状，而且这类植物还不少呢!其中菊科的熊耳草(Ageratum houstonianum)有非常漂亮的紫色花朵，但如果仔细观察，会发现紫色部分的花色主要是柱头产生的，类似花瓣的紫色柱头也承担着吸引传粉昆虫的重任。
熊耳草(徐晔春 摄)
除了叶子、花萼和柱头会在形状或花色上伪装成花瓣状来吸引传粉者，其实更多的情况下，大多数植物的整朵花都会根据传粉者的喜好方向发生变化，有些植物能散发出昆虫喜欢的气味或表现出便于昆虫采食花蜜的造型，只有这样，才能获得更多的传粉机会，才会在物竞天择的环境中继续生存和繁衍。可见，植物要吸引合适的传粉者可比人类的相亲难多了!“求人不如求己”的新型自花传粉者绝大多学者认为异花传粉比自花传粉更为先进，异花传粉能使物种表现出更强的生命力。在植物世界里，一般来说，不管是异花传粉或者是自花传粉，都需要各种媒介。但你是否知道，在自然界里，有极少数植物，它们缺少传粉媒介的帮助，却能实现传粉来保持种族繁衍。那么，它们是怎样做到的呢？接下来，我们来认识两种新型的自花传粉植物，以了解它们特殊的自花传粉方式。黄花大苞姜(Caulokaempferia coenobialis)是姜科大苞姜属植物，也是我国大苞姜属中的“独苗”。与许多姜科植物喜欢扎根于深厚的土壤不同，它更喜欢空气潮湿的环境，主要生活在高度潮湿的山林或山沟瀑布边的石壁上，一旦离开了这样的环境，便很难生存下去。黄花大苞姜对这种特殊环境的钟爱，也意味着它们的传粉繁衍之路将会充满挑战。植物能否顺利传粉除了受到自身因素的影响，也会受到周围环境的限制。如果所处的环境缺少风，那么风媒传粉的植物就很难传粉；如果极少有昆虫到访，那么虫媒传粉的植物也难以顺利繁衍后代。对于许多昆虫来说，潮湿阴暗的环境很少会是它们光顾的主场，如果黄花大苞姜想要得到昆虫的帮助，无疑是困难重重。舍不掉的“乡愁”，离不开的原住地，在求助“他人”无望的情况下，黄花大苞姜就只能靠自己了!中国科学院华南植物研究所(现为中国科学院华南植物园)的王英强博士和其导师陈忠毅、张奠湘在鼎湖山国家级自然保护区调研期间，发现黄花大苞姜有一种全新的自花传粉机制——滑动自花传粉，这一发现于2004年发表在国际权威学术杂志《自然》(Nature )上。黄花大苞姜的花粉从花粉囊溢出后，能慢慢地滑动并流向柱头的喇叭口，最终实现自花授粉。它的花粉非常特殊，是油质的粘液状，且花粉粒表面光滑，柱头呈现扁喇叭形，其中与花药紧贴面凹陷，位置较其他地方低，柱头上和花药面均长有毛，都朝向柱头方向，这种花朵形态结构有助于引导花粉团流向柱头，与它的滑动自花传粉方式相适应。科学家们推测，黄花大苞姜的这种新颖和神奇的传粉方式是逆境中自求发展的结果，也是适者生存法则的生动演绎。
黄花大苞姜(黄小云 摄)
花粉自动滑向柱头完成传粉的方式实属罕见，但是你有见过雄蕊反复旋转扭曲来完成传粉的情况吗？大根槽舌兰(Holcoglossum amesianum)就是其中的典型代表。它主要生长于海拔1250至2000米的山地常绿阔叶林中的树干上，在干旱少风的3月开花，我国常见于云南地区。生长的环境和开花的时期并没有为大根槽舌兰的传粉锦上添花，和黄花大苞姜一样，逆境中寻找生存繁衍的法则才是上策。于是，就有了雄蕊主动出击，进行旋转绕行以完成传粉的自花传粉方式。那么大根槽舌兰的雄蕊是如何旋转的呢？首先当雄蕊簇上的花粉团暴露在空气中后，其中一条雄蕊便向上生长升起，继而再向下弯曲并向前伸出，越过蕊喙，随后雄蕊向下弯曲并向后折回，而使花粉团处于蕊喙的下方；接着雄蕊再次向上弯曲，最终将花粉团送入蕊喙底部的柱头空腔。至此，整个传粉过程就完成了，此时该雄蕊实际已经绕行整整360°!如此主动旋转绕行，虽然道阻且难，但前途总算是光明的，大根槽舌雄蕊旋转绕行的自花传粉方式，也能保持较高的传粉成功率。
大根槽舌兰(徐晔春 摄)
在自然界中，无论是异花传粉还是自花传粉，对于植物而言，想要完成传粉的使命，都需要煞费苦心。生活中还有许许多多的植物，如果你对某些花朵的形态结构、气味造型或者斑纹花色感到好奇，不妨仔细观察它的传粉过程，也许就能找到答案，或许还能发现一种新的传粉方式呢。
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8. Liu K W , Liu Z J , Huang L Q , et al. Self-fertilization strategy in an orchid[J]. Nature.来源：中国科学院华南植物园
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