家长们应该都遭遇过这样的时刻
天真无邪的孩子提出疑问
传粉（pollination）是自然界中常见的植物繁殖现象。
在自然条件下，传粉包括自花传粉和异花传粉两种形式。传粉媒介主要有昆虫（包括蜜蜂、甲虫、蝇类和蛾等）和风。此外蜂鸟、蝙蝠和蜗牛等也能传粉，还有些植物通过水进行传粉。
你知道不同的植物是怎么传粉的吗？谁才是传粉媒介中的“王者”？
嘿嘿，往下看。
本期主题
作者简介
万涛武汉大学植物学博士，副研究员，硕士生导师。现任深圳市南亚热带生物多样性重点实验室副主任，中国科学院中-非联合研究中心首席科学家，深圳市科技专家委员会专家库成员，罗湖区政协委员，获2017年度深圳市青年科技奖。主持国家、省、市和区级项目11项。其中主持国家基金3项，省市级3项。近5年发表SCI论文14余篇，参与专著编写2卷，主要研究方向为植物传粉及适应性进化、植物基因组进化等。
PartⅠ
传粉现象是自然界中动物-植物互利合作最常见的方式之一。
据统计，全球87%（约308，000种）野生植物依赖于昆虫传粉，尽管部分以昆虫为媒介传粉的植物还保留自我授粉机制，在一定程度上可以作为繁殖后代的基本保障，但从植物的长期演化历程来看，不同植物个体间的遗传物质交换仍旧依赖于传粉者。这种协作关系在陆地生态系统和人类生活中都起着奠基者的作用。
但凡提及传粉，大多数人都会把目光聚焦在有花植物和昆虫上，其中最为大家熟悉的要数被子植物最大科之一的兰科植物，其生活史多样化，在与昆虫长期协同进化的选择作用下形成了许多“设计”精巧的传粉系统，花部结构高度特化。1862年达尔文提出的有关彗星兰和鬼脸天蛾的“天才预言”正是对植物-传粉者协同进化的完美诠释 。
在非洲马达加斯加，鬼脸天蛾超长的喙（约30cm）正在吸食彗星兰长花距里面的花蜜（左）；鬼脸天蛾（右）
PartⅡ
然而，作为种子植物的重要类群，极少有人针对种子裸露、花被缺失的裸子植物进行较为详尽的传粉系统研究。现存裸子植物可分为四大类：银杏、苏铁类、松柏类以及买麻藤类。
其中，银杏为雌雄异株、风媒传粉，种子则由动物进行传播；苏铁类约含有300个物种，其种间的传粉机制也具有较高的多样性，除了风媒传粉外，研究者还发现一些物种可以通过释放气味吸引象鼻虫和蓟马为其传播花粉；而松柏类植物虽然物种丰富，但其传粉特征比较稳定，目前已知的所有松柏科植物都是风媒传粉的；被植物学家喻为另一个“不解之谜”类群——买麻藤类植物（由麻黄科，百岁兰科，买麻藤科组成），因诸多性状特殊迥异（雌球果具1-2层盖被，“假双受精”现象，次生木质部具类导管结构等），受到大家广泛关注。
早期前人的研究也揭示了买麻藤类不同的传粉模式：其中麻黄属主要为风媒传粉，仅有少数物种也存在虫媒，百岁兰则被认为是虫媒传粉的，风媒传粉方式对其生殖成功作用不显著，买麻藤属普遍为虫媒传粉模式。
鉴于买麻藤类植物系统位置特殊，其传粉模式的研究对种子植物传粉起源和分化具有重要意义，仙湖植物园的科学家们基于此研究背景，通过简单而又精巧的设计实验，于2016年证实买麻藤为虫媒为主的兼性传粉系统。
图2 (a) 在买麻藤大孢子叶球周围用凡士林玻片捕获到了来自其小孢子叶球的花粉，证实了买麻藤风媒传粉的可行性 (b)通过套袋、自然、人工补充授粉和套网四种不同的传粉处理实验表明买麻藤不存在无融合生殖，具有花粉限制，虫媒传粉贡献显著高于风媒传粉。
不满足于此，科学家们继续深入的调查研究，通过连续三年的夜间传粉观察，他们发现买麻藤的潜在传粉者包含5个类群，分别为：蚂蚁（蚁科; 图3c）；甲虫（叶甲科, 花甲科, 叩甲科和拟天牛科；图3d）；蟑螂（玛蠊属和乙蠊属; 图3 e）；蛾类（尺蛾科, 麦蛾科, 祝蛾科, 苔蛾科和夜蛾科; 图3 f）；蝇类（双翅目; 图3g）。
5类访花昆虫的传粉重要性检验表明：蛾类是最重要的传粉者，蟑螂和甲虫次之，再次是蝇类，而蚂蚁则完全没有传粉作用，说明虽然不同类群的昆虫为了取食（啃食花粉或吸食传粉滴）都不约而同地拜访了买麻藤花序，但是它们的造访给植物带来的收益却是不均等的，甚至访花者不等于传粉者，小伙伴们要对这两种类型进行区分哦。
图3 夜间买麻藤的小孢子叶球 (a) 和大孢子叶球 (b) ，有传粉滴分泌；(c-g) 访问买麻藤雌球花的5个昆虫类群，依次为蚂蚁、甲虫、蟑螂、蛾类和蝇类。
另外，研究表明买麻藤这种主要由夜间蛾类进行传粉的植物，不同于其他具有蛾类传粉综合特征的被子植物（白色的管状花，傍晚或夜间开放，产生花蜜，有明显的花气味等），它没有真正意义上的“花”，绿色直立的孢子叶球（图3 a, b）依靠分泌传粉滴和释放浓郁菌类气味吸引传粉者访问，具有明显的泛化的传粉系统。
传统的观点认为植物与传粉者之间的关系是特化的，即植物与其传粉者存在着一一对应的关系，但我们的研究与最近新兴的群落水平的传粉生物学研究结果一致，认为泛化的传粉系统在自然界中占主导地位，并将这一观点延伸到了裸子植物传粉研究领域。尽管目前仍缺乏有力证据，但泛化传粉一直被认为是早期种子植物花粉传递的一种原始模式，而气味吸引是选择有效传粉者和过滤无效访花昆虫的主要手段。也许早在好几亿年前，传粉昆虫已经在植物的多样性分化和适应性进化中扮演着极其重要的作用呢。
关于前文提及的达尔文“天才预言”的故事
如果你有兴趣
请看本期番外篇
PartⅢ
达尔文“天才预言”的故事
1862年的1月25日，达尔文因开始关注兰花和传粉生物之间的故事，经常会收到来自各地的兰花植物标本。
这一天，达尔文又打开了一个包裹，看到一份来自马达加斯加的兰花标本，一眼就注意到这种兰花有着惊人的花距。瞧，从唇瓣基部向后延伸的花距竟然长达30厘米。
他不由地惊叹起来：“天哪！什么样的虫子才能吸取花距中的蜜液呢？”正是这短短的“惊鸿一瞥”，让饱览群书，见多识广，热爱思考的达尔文有了一个石破惊天的大胆猜想：“既然有这么长的花距，那么在马达加斯加一定生活着一种口器长度相当的天蛾为其传粉！”
19世纪中叶，达尔文提出的这样一个“天才预言”，深深地吸引着许多前赴后继的科学探索者。20世纪初期，有探险家在马达加斯加发现了长喙天蛾的存在，从昆虫学的角度佐证了达尔文的预言。
直到20世纪末，德国科学家长期蹲守野外，借助远红外照相机等设备，亲眼目睹并记录了夜幕下的马达加斯加群岛的精彩瞬间。在茂盛的森林里，一丛生机勃勃的大慧星兰，盛开着一朵朵洁白芳香的大花，垂着一条条细长的花距，正吸引着口器长达30厘米的预测天蛾翩翩前来赴宴。
回顾达尔文的预言提出，到预言被证实，时间差不多过去了近一个半世纪。面对长喙天蛾与大慧星兰的“亲密接触”，人们不由得惊叹达尔文的预测是多么准确而科学！
在我们惊叹于科学家们的预测是多么准确的同时
也同样应该敬佩那些验证预言的科学家们
正是他们锲而不舍追求真理的精神
在一步步推动了科学的发展、人类的发展
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