Coevolution Research Group

版纳植物园在榕小蜂与榕树协同进化研究取得新进展


榕树与其传粉榕小蜂构成的榕蜂共生体系被认为是研究协同进化的经典案例之一。在很长时间内,榕小蜂与其寄主榕树被认为存在严格的一对一关系,即一种榕小蜂在为一种榕树传粉并在其上繁殖后代,且该种榕树只接受此榕小蜂的授粉并为其提供繁殖场所。然而随着调查范围的扩大,以及利用分子方法的深入研究,逐渐有非一对一的榕蜂组合被发现。由此,利用非一对一榕蜂体系探讨榕蜂共生系统的维持机制成为新兴的研究热点。然而,前人多局限在对专一性榕蜂组合的种类及分布地的报道和对榕小蜂隐形种存在的论证,并没有对榕小蜂在非常规寄主上的繁殖特征进行过研究。

中科院西双版纳热带植物园协同进化组杨培博士在读期间在导师杨大荣研究员的指导下,经过四年多开展多组合、不同季节人工控制木瓜榕传粉榕小蜂Ceratosolen emarginatus和海南榕传粉榕小蜂Ceratosolen sp.进行寄主交换的方法反复实验,对其在不同寄主上的繁殖特征进行了深入研究。该研究发现,在交换寄主后,单只C. emarginatus在海南榕上产生的后代生长时间缩短,数量增加但个体减小,而单只Ceratosolen sp.进入木瓜榕后引发大量落果,并且未落果内的后代生长时间延长,数量减少而个体增大。通过该结果分析得出,榕小蜂产卵器长度与寄主榕树花柱长度的匹配程度影响了榕小蜂后代的数量,较短花柱更有利于榕小蜂成功产卵。同时,榕果所提供的营养及生长时长影响了后代个体大小。该结果揭示出除了榕树苞片口结构的限制和独特的化合物吸引,寄主降低榕小蜂成功寄生的适合度也可能是维持榕蜂共生体系稳定的因素之一。此外,如果发生环境胁迫,C. emarginatus可能比Ceratosolen sp.更容易发生寄主转移。
该研究为探讨非专一性榕蜂关系的存在和维持提供了生态学依据。相关研究成果已发表在《Naturwissenschaften》上。

我组杨大荣、彭艳琼两位研究员完成泰国北部榕树-榕小蜂资源综合考察


1月25日至2月5日,版纳植物园协同进化组杨大荣、彭艳琼研究员和该组高级访问学者英国利兹大学Stephen Compton教授对泰国北部榕树和榕小蜂资源进行综合考察。

应泰国清迈大学生物系Prasit Wangpakapattanawong博士邀请,杨大荣、彭艳琼研究员和Stephen Compton教授与清迈大学生物系陆地生态学专业师生一起组成考察队,对泰国北部的榕树和榕小蜂资源进行实地考察。考察期间分别对Chiang Dao Wildlife Conservation Centre,Mae Sai river region, Wachirathan waterfall region, Dio Suthep forest, Doi Inthanon National Park, Royal Garden SIRIBH UME region,Queen SIRIKIT Botanic Garden等森林区域内的榕树和榕小蜂资源进行实地考察;同时也对清迈古城周边、清迈大学内、清迈皇家世博园内,曼谷Lumphinee Park及Phayathai station周边街道用于绿化的榕树种类进行考察。

本次考察采集和记录到41种榕树的自然分部状况,其中33种榕树与我国西双版纳等地区分布的种类相同,它们在分布的生境上差异不大;但少量榕树种类,如:瘤枝榕、厚皮榕、榕树、肉托榕、竹叶榕等,其叶片大小,植株长势方面有明显差异,同时采集到我国未见分布的6种榕树。泰国在榕树经典分类方面具有较好的研究基础,但榕小蜂的研究刚起步;考察期间我组研究人员还为清迈大学研究榕—蜂互惠系统的博士研究生讲授了鉴定榕小蜂种类的方法及研究榕小蜂行为生态学的方法与技巧;并对长期交流与合作研究榕树与榕小蜂生态学展开深入讨论、达成共识。

本次历时12天的考察,基本上了解了泰国北部森林中榕树和榕小蜂资源分布的状况,也掌握了城区街道、公园绿化类榕树资源情况,同时引回榕树种子10种11份;榕小蜂25种,57份,数千号标本;榕树蜡叶标本9种11份;榕树DNA材料19种67份;采集榕树生态照片和蜡叶标本照片3000多张。圆满完成了该次考察的预期目标。

版纳植物园发现虫草新种


凡是由真菌Ophiocordycep寄生昆虫体内,菌成熟时能产生子囊孢子体的虫菌复合体,统称虫草。不同的虫草有不同的寄主或者寄生真菌。虫草全世界已经报道近400种,中国已经报道有73种。

版纳植物园协同进化组研究人员对我国冬虫夏草进行了20余年的考察,先后发表了26种冬虫夏草寄主新种,但我国高海拔地区的虫草新种发表很少。近期,陈吉岳博士和杨大荣研究员等在丽江和剑川交界的老君山发现了一种新的虫草——老君山虫草Ophiocordyceps laojunshanensis,该地海拔3500~3900米。该虫草与冬虫夏草的寄主相同,且形态与其相似,但子座修长,产囊部较短,子囊壳不规则。冬虫夏草多生长在高山草甸中,而老君山虫草多在林下与苔藓混生。由于老君山虫草与名贵药材冬虫夏草形态形似,所以经常被当地商贩充当冬虫夏草出售,本文对于老君山虫草和冬虫夏草进行了详细对比,使消费者从外观上就可以区别两者,避免购买时上当受骗。

该研究结果以为题“A new species of Ophiocordyceps (Clavicipitales, Ascomycota) from southwestern China ”发表在Mycotaxon杂志上。

相关链接http://www.xtbg.cas.cn/xwzx/kydt/201111/t20111129_3403323.html

版纳园榕蜂共生体系研究新进展


榕树依赖榕小蜂传粉形成种子,榕小蜂也只能在榕果内的小花上产卵繁殖后代,两者相互依存,缺一不可。因此,维持榕蜂共生体系稳定的机制成为科学家们一直关注和探讨的热点问题。榕小蜂为找到接收期榕果,要经过长距离飞行,那么是不是个体较大的榕小蜂更有可能找到寄住榕树?榕小蜂在进入榕果时,要钻过覆有层层苞片的苞片口,那么苞片口是否对榕小蜂个体大小有限制呢?

协同进化组硕士生刘聪在导师彭艳琼的指导下以对叶榕传粉榕小蜂Ceratosolen solmsi marchali Mayr为研究材料,通过测量比较刚出果榕小蜂、到达榕果榕小蜂、夹死于苞片口榕小蜂和进入果腔榕小蜂的个体大小,对此进行了研究。结果显示,到达接收期榕果的小蜂的个体明显大于刚出果的榕小蜂,夹死于苞片口的榕小蜂明显大于进入果腔的榕小蜂。这说明在寻找寄主的过程中,个体较大的榕小蜂更有可能到达榕果,但是榕果苞片口限制了榕小蜂个体的最大程度,即苞片口成为了榕小蜂个体大小的“过滤器”,稳定了榕小蜂个体大小。这也有利于榕蜂共生体系的维持。该研究结果发表在Entomologia Experimentalis et Applicata上。

相关链接http://www.xtbg.cas.cn/xwzx/kydt/201111/t20111128_3402943.html

榕蜂共生体系及冬虫夏草研究新进展


榕树依赖榕小蜂传粉形成种子,榕小蜂也只能在榕果内的小花上产卵繁殖后代,两者相互依存,缺一不可。因此,维持榕蜂共生体系稳定的机制成为科学家们一直关注和探讨的热点问题。榕小蜂为找到接收期榕果,要经过长距离飞行,那么是不是个体较大的榕小蜂更有可能找到寄住榕树?榕小蜂在进入榕果时,要钻过覆有层层苞片的苞片口,那么苞片口是否对榕小蜂个体大小有限制呢?协同进化组硕士生刘聪在导师彭艳琼的指导下以对叶榕传粉榕小蜂Ceratosolen solmsi marchali Mayr为研究材料,通过测量比较刚出果榕小蜂、到达榕果榕小蜂、夹死于苞片口榕小蜂和进入果腔榕小蜂的个体大小,对此进行了研究。结果显示,到达接收期榕果的小蜂的个体明显大于刚出果的榕小蜂,夹死于苞片口的榕小蜂明显大于进入果腔的榕小蜂。这说明在寻找寄主的过程中,个体较大的榕小蜂更有可能到达榕果,但是榕果苞片口限制了榕小蜂个体的最大程度,即苞片口成为了榕小蜂个体大小的“过滤器”,稳定了榕小蜂个体大小。这也有利于榕蜂共生体系的维持。该研究结果发表在Entomologia Experimentalis et Applicata上。

榕小蜂在榕果内的细小雌花中营寄生生活,其体型非常微小,因此长期以来国内外学者对传粉榕小蜂的染色体研究存在很大困难,世界上仅有俄罗斯专家研究研究过一个无花果榕小蜂的例子,而且未再能重覆。协同进化组博士生柳青在导师杨大荣老师的指导下,选取西双版纳广泛分布的大果榕组4种榕树对应的传粉榕小蜂为研究对象,通过近百次探索与实验,成功地研究出一套适合传粉榕小蜂染色体研究的方法-榕小蜂脑组织细胞培养法,并运用该方法对4种榕树的传粉昆虫进行了染色体核型研究。研究结果表明,传粉榕小蜂预蛹期脑组织是进行该类昆虫染色体研究的最佳材料。4种传粉榕小蜂具有相对保守的染色体核型,染色体类型一致,染色体相对长度大小也较为相近。染色体研究做为一个基础的研究手段可以弥补形态和分子研究的不足,以辅助解决起源、种间亲缘关系和系统演化等问题。本文提出的脑组织细胞培养法为今后更大范围、更为深入和精细的水平开展传粉榕小蜂染色体研究提供了可能。该研究结果发表在Symbiosis上。

目前,对于热带植物现存分布情况的研究更多地是强调地理隔离和冈瓦纳大陆分离的作用。早期对榕树分布的研究也支持的这个观点。协同进化组徐磊博士在导师杨大荣等指导下,通过广泛的取样(208种榕树),重建了榕树系统发育树和分析了其生物地理历史。结果显示,在冈瓦纳大陆各板块分裂前榕树起源于南美大陆,之后扩散到印度大陆,在印度大陆发生了适应性辐射进化,并在印度大陆与亚洲大陆、非洲大陆与亚洲大陆碰撞之后在各大板块之间发生了迅速的适应性辐射。并且,其系统分化时间与几个大的地质事件比较吻合。但与前人研究不同的是与地质事件等生态机会和多样性扩散相比,地理隔离在榕树的多样性分化中起到的作用相对较小。该研究结果已发表在Journal of Systematics and Evolution上。

凡是由真菌Ophiocordycep寄生昆虫体内,菌成熟时能产生子囊孢子体的虫菌复合体,统称虫草。不同的虫草有不同的寄主或者寄生真菌。虫草全世界已经报道近400种,中国已经报道有73种。协同进化组研究人员对我国冬虫夏草进行了20余年的考察,先后发表了26种冬虫夏草寄主新种,但我国高海拔地区的虫草新种发表很少。近期,陈吉岳博士和杨大荣研究员等在3500-3900米海拔中发现了一种新的虫草——老君山虫草Ophiocordyceps laojunshanensis。该虫草与冬虫夏草的寄主相同,且形态与其相似,但子座修长,产囊部较短,子囊壳不规则。冬虫夏草多生长在高山草甸中,而老君山虫草多在林下与苔藓混生。由于老君山虫草与名贵药材冬虫夏草形态形似,所以经常被当地商贩充当冬虫夏草出售,本文对于老君山虫草和冬虫夏草进行了详细对比,使消费者从外观上就可以区别两者,避免购买时上当受骗。该研究结果发表在Mycotaxon杂志上。