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蒼蠅傳播種子新機制獲揭示

  種子傳播是植物繁殖和生態(tài)系統(tǒng)功能維持的重要環(huán)節(jié)。目前,動物介導的種子傳播研究多聚焦于脊椎動物,而無脊椎動物傳播除蟻播外研究甚少,其他類群的傳播作用缺乏關注。雙翅目昆蟲(蠅類)種類繁多、分布廣泛,卻從未被證實為種子的傳播者。其中,具有盜寄生習性的孟蠅屬蒼蠅,以搶劫螞蟻搬運的食物及后代為生。鑒于其與蟻播植物的分布廣泛重疊,孟蠅可能與傳播種子的螞蟻發(fā)生相互作用進而介導二次傳播,但這一假說尚未被驗證。

  近日,中國科學院昆明植物研究所陳高研究團隊經過長期的野外觀察和多年的生物測定,證實蒼蠅可作為有效的種子傳播者。研究發(fā)現(xiàn),孟蠅會主動搶劫螞蟻搬運的種子,建立新的種子傳播互惠關系。具體機制為:孟蠅被搬運種子的螞蟻吸引,從高處觀察后俯沖攔截,利用前足抓牢種子并通過反復起飛抖掉會影響其行為的螞蟻;隨后取食種子上的附屬物(油質體),并將種子丟棄。被丟棄的種子常由其他螞蟻重新發(fā)現(xiàn)并再次傳播,這一過程揭示了動植物互作的復雜生態(tài)關系。

  為量化孟蠅對蟻播過程的影響,該研究設計了比較有/無孟蠅參與時的種子散布格局的實驗,探討了孟蠅與種子大小的匹配效應(大/小孟蠅和大/小種子)。實驗選用云南百部(大種子)和小檗裸實(小種子)共2580粒種子,設置172組試驗處理。結果表明:蒼蠅參與增加了傳播距離,孟蠅的存在使種子平均散布距離顯著增加;優(yōu)化了傳播格局,孟蠅提升了種子到達次級螞蟻巢穴的數(shù)量和概率,尤其在大孟蠅-大/小種子組合中效果顯著;提出了新的協(xié)同傳播機制即獨特的“接力式”傳播模式——螞蟻初始散布種子,孟蠅搶劫并再次分散即二次傳播后,螞蟻重新搬運并完成后續(xù)傳播(可形成多達7次的交替循環(huán))。這種孟蠅與螞蟻的接力傳播擴展了種子的傳播距離、范圍和可利用的微生境。

  該研究揭示了基于孟蠅盜寄生行為的特殊種子傳播機制,即依賴于螞蟻初始搬運并常引發(fā)其他蟻群螞蟻的接續(xù)傳播。同時,研究發(fā)現(xiàn)孟蠅具有傳播種子的普遍行為,包括百部科、衛(wèi)矛科、大戟科、藜蘆科、罌粟科、遠志科等,且其地理分布與蟻播植物廣泛重疊。這一研究為蠅類與植物的相互作用增添了新維度——種子傳播,區(qū)別于傳統(tǒng)的訪花、傳粉、植食或寄生關系。

  相關研究成果發(fā)表在《當代生物學》(Current Biology)上。研究工作得到國家自然科學基金和云南省基礎研究計劃項目等的支持。

  孟蠅搶劫螞蟻搬運的云南百部的種子

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