sponsored links

研究揭示傳粉榕小蜂從互惠共生向欺騙寄生演化機制

互惠共生是兩種不同的生物在相互合作中受益,形成穩定的合作關係。以往研究發現互惠共生從不同尺度上影響全球生態過程,而物種間互惠關係的獲得、維持或丟失的演化機制仍是未解之謎。

榕樹-傳粉榕小蜂在繁殖上高度依賴,形成了嚴密的、頗具代表性的互惠共生系統。榕屬植物具有獨特的隱頭花序結構,依賴專一的榕小蜂傳粉,榕樹為傳粉榕小蜂提供繁殖場所及食物,雙方既有付出又有回報。在互惠系統中,如果任何一方沒有付出代價就獲得好處,將對互惠系統的穩定產生威脅。因此,互惠系統的長期維持需要防止互作雙方出現欺騙性。相關研究表明,在15對主動傳粉的榕-蜂系統研究中,成功傳粉的榕小蜂亦繁殖更多後代,而不為寄主榕樹傳粉的榕小蜂繁殖適合度降低,表現為榕樹對主動傳粉的榕小蜂提供獎勵,而對不合作的傳粉榕小蜂進行懲罰。

中國科學院西雙版納熱帶植物園協同進化研究組、美國史密森熱帶研究所和瑞典烏普薩拉大學合作研究發現,榕樹(Ficus microcarpa)在全球分佈廣泛,但目前僅在中國雲南省發現其隱頭花序中共存著傳粉榕小蜂(Eupristina verticillata)和一種尚未被描述的欺騙性榕小蜂(Eupristina sp.)(圖1),共存的兩種榕小蜂是姐妹種關係,欺騙者由傳粉者祖先類群演化而來。透過比較兩種共存榕小蜂的傳粉結構和行為,結果顯示:傳粉榕小蜂具發達的傳粉結構、主動傳粉的行為,能有效為寄主榕樹傳粉;而欺騙性榕小蜂傳粉結構花粉刷消失,花粉筐退化,傳粉行為缺失,成為僅產卵寄生於雌花子房、不為雌花傳粉的欺騙者(圖2)。這個罕見的傳粉榕小蜂演化為欺騙者例項,為探究互惠系統中從互惠到寄生的演化提供了優異材料。

研究人員進一步以榕樹(F. microcarpa)、傳粉者(E. verticillata)及欺騙者(Eupristinasp.)這一特殊的組合為研究物件。在雌花期開展系列單果引蜂試驗,結果顯示,不論在單果中分別引入傳粉者和欺騙者的間接競爭中,還是兩種蜂引入同一果的直接競爭中,欺騙者比傳粉者均展示了較高的繁殖適合度。科研人員透過控制傳粉榕小蜂是否攜帶花粉,引入雌花期單果的繁殖試驗發現,對於未攜帶花粉的傳粉榕小蜂,榕樹未減少其繁殖適合度,未出現寄主懲罰效應(圖3)。在西雙版納地區四個重複試驗結果證實:缺乏寄主懲罰促進傳粉榕小蜂的傳粉結構和行為缺失,導致傳粉欺騙性的演化。

基於對以上榕樹、傳粉者和欺騙者的系統研究,榕樹寄主懲罰缺失,欺騙者比傳粉者有較高的繁殖適合度,但不同的季節發生模式有助於其共存。相關研究成果以The evolution of parasitism from mutualism in wasps pollinating the fig, Ficus microcarpa, in Yunnan Province, China為題,發表在PNAS上。

研究工作得到國家自然科學基金、版納植物園“一三五”專項突破一專案、科技基礎資源調查專項“中國東部傳粉昆蟲資源調查與評估”等的資助。

研究揭示傳粉榕小蜂從互惠共生向欺騙寄生演化機制


圖1 榕樹(F. microcarpa)及雌花期果內產卵的傳粉欺騙性小蜂(Eupristina sp.)

研究揭示傳粉榕小蜂從互惠共生向欺騙寄生演化機制


圖2 傳粉者(E. verticillata)和欺騙者(Eupristina sp.)的傳粉結構。(A-B)傳粉者有發達的傳粉結構,包括中胸腹面的花粉筐(黑色箭頭)及前足基節上的花粉刷(白色箭頭);(C-D)欺騙者的中胸花粉筐退化(黑色箭頭)及前足基節上花粉刷消失(白色箭頭)

研究揭示傳粉榕小蜂從互惠共生向欺騙寄生演化機制


圖3 傳粉榕小蜂帶粉及未帶粉繁殖的後代數量,三個重複實驗中帶粉(P+)與未帶粉(P-)傳粉榕小蜂繁殖的後代數量沒有差異,一個重複實驗中未帶粉雌蜂比帶粉雌蜂繁殖顯著多的後代,結果顯示榕樹(F. microcarpa)未對未傳粉榕小蜂實施寄主懲罰

來源:中國科學院西雙版納熱帶植物園

分類: 科學
時間: 2021-08-06

相關文章

研究揭示漢語閱讀障礙兒童書寫與閱讀的腦功能異常

研究揭示漢語閱讀障礙兒童書寫與閱讀的腦功能異常
閱讀是人類資訊交流與知識獲取的核心途徑,對個體生存與發展起著重要作用.然而,約有5%-17%的兒童卻受到閱讀障礙的困擾.發展性閱讀障礙指個體的智力水平正常,且享有正常教育環境,也無明顯神經與器質性病變 ...

研究揭示中國東部南北重力梯度帶可能成因
中國科學院廣州地球化學研究所特任研究員鄧陽凡.徐義剛院士.副研究員陳贇,研究揭示了中國東部南北重力梯度帶的可能成因.相關研究近日發表於<構造物理學>. 重力梯度帶是全球重力異常圖中非常引人 ...

Nature Communications | 德國基爾大學研究揭示表觀遺傳修飾影響小麥致病真菌的自發突變率

Nature Communications | 德國基爾大學研究揭示表觀遺傳修飾影響小麥致病真菌的自發突變率
突變是遺傳變異的來源和進化的基礎.全基因組突變率似乎受到選擇的影響,並且可能具有適應性(eLife | 荷蘭瓦赫寧根大學揭示獨特的染色質圖譜定義了植物病原真菌的適應性基因組區域!Trends in G ...

科研進展丨研究揭示作物磷-鐵養分拮抗的訊號轉導機制

科研進展丨研究揭示作物磷-鐵養分拮抗的訊號轉導機制
近日,中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所土壤植物互作創新團隊揭示了作物磷-鐵養分拮抗的訊號轉導機制,為黃紅壤農田磷鐵養分協同高效利用的作物遺傳改良提供了重要理論依據.相關研究成果發表在<分子 ...

湯其群教授課題組揭示SENP2蛋白調控機體代謝穩態的分子機制

湯其群教授課題組揭示SENP2蛋白調控機體代謝穩態的分子機制
2021年9月9日,復旦大學代謝分子醫學教育部重點實驗室.基礎醫學院生物化學與分子生物學系湯其群教授課題組在Hepatology雜誌上線上發表題為 Hepatic Small Ubiquitin-Re ...

生物醫學研究院陳飛團隊揭示真核生物轉錄機器在轉錄早期命運決定的機制

生物醫學研究院陳飛團隊揭示真核生物轉錄機器在轉錄早期命運決定的機制
基因表達的精準調控,對機體發育和細胞的各種生理功能的維持至關重要.基因表達的紊亂,則影響著眾多的生理和病理過程.轉錄是基因表達調控最關鍵的步驟,因此轉錄調控機制的研究一直是分子生物學的核心課題.真核生 ...

光照不足為何會降低水稻產量?川農大研究揭示新原因
四川線上記者 史曉露 自古以來,四川盆地就"多雲霧.寡日照",在古文中還能找到"蜀犬吠日"的典故. 弱光脅迫對水稻柱頭花粉粒數的影響 光照不足會影響水稻產量,四 ...

Science Advances│王紅霞團隊研究揭示乳腺癌迴圈腫瘤細胞異質性

Science Advances│王紅霞團隊研究揭示乳腺癌迴圈腫瘤細胞異質性
文章轉載自:BioArt 責編 | 酶美 透過上皮-間充質轉化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)腫瘤細胞失去黏附能力,逐漸轉變成間質表型,增強其乾性.遷移 ...

研究揭示二氧化碳高選擇性電還原“雙通道”機理

研究揭示二氧化碳高選擇性電還原“雙通道”機理
中國科學報社製圖 (記者卜葉)近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員肖建平團隊與電子科技大學教授夏川團隊.中國科學技術大學教授曾傑團隊合作,在二氧化碳轉化研究中取得新進展.他們研發出鉛單原子合金化的 ...

中外學者共同研究揭示凍土區地表圖案產生新機理
中新社上海10月2日電 (記者 陳靜)在北極地區斯瓦爾巴群島和火星地表,分佈著大量神秘規則石質圖案.這些圖案由大大小小.各種各樣的碎石堆積而成,有的排成一個個多邊形的空心石環,有的呈條紋狀空間分佈,令 ...

研究揭示胞內致病聚集態蛋白質的極性異質性

研究揭示胞內致病聚集態蛋白質的極性異質性
近日,中國科學院大連化學物理研究所蛋白質摺疊化學生物學創新特區研究組研究員劉宇團隊,與山東大學教授劉曉靜.中科院生物物理所研究員王磊.大連醫科大學第二附屬醫院教授高振明合作,透過發展對蛋白質錯誤摺疊與 ...

研究揭示植物單細胞再生機制
不同於高等動物,高等植物細胞命運可塑性高,分化的植物體細胞可獲得全能性(totipotency),再生出完整可育植株.植物單細胞再生在農業.園藝上應用廣泛,是遺傳轉化的常用途徑.雖然較多種類的植物均實 ...

研究揭示水生態治理工程有助於減緩快速城市化對水生態環境的破壞

研究揭示水生態治理工程有助於減緩快速城市化對水生態環境的破壞
近日,中國科學院水生生物研究所.中國環境科學研究院.華中農業大學.英國利茲大學.日本北海道大學等合作,在各類水生態治理工程如何在大的空間格局和較長時間尺度上聯合作用,並減緩城市化對水生態系統影響的研究 ...

研究揭示木星極光與低頻波動相關性

研究揭示木星極光與低頻波動相關性
木星擁有太陽系中最強的極光活動,其絢麗發光現象背後對應著豐富的空間等離子體過程,且不同位置的極光可以反應行星空間不同區域的物理過程.目前主流的木星極光產生機制是1979年由Hill提出來的" ...

研究揭示漢字書寫能力自我意識的腦神經基礎

研究揭示漢字書寫能力自我意識的腦神經基礎
"你覺得你自己字寫得怎麼樣?".當我們在回答這個問題的時候,需要對自己的書寫能力進行評估,而這種估計的準確性依賴個體的自我意識,即元認知能力.元認知是一種反省與控制認知加工的能力, ...

最新研究揭示了鹽水是如何抑制SARS-CoV-2的複製

最新研究揭示了鹽水是如何抑制SARS-CoV-2的複製
編輯推薦:研究人員進行的涉及受感染肺細胞的測試中,使用1.1%的高滲透性氯化鈉溶液可將病毒複製降低88%.如果在臨床試驗中發現有效,該策略可能有助於開發新型預防干預和治療COVID-19的方法. 巴西 ...

涉1860萬人研究揭示:備孕期心臟越好,母親越健康

涉1860萬人研究揭示:備孕期心臟越好,母親越健康
來源:生命時報 備孕期健康狀況既關係自身,更影響下一代.美國一項新研究發現,備孕期女性心臟健康與否,直接影響到妊娠結果. 美國西北大學費因伯格醫學院心臟病學助理教授沙迪亞·汗博士及其研究小組於2014 ...

研究揭示呼吸道疾病如何在野生山地大猩猩中迅速傳播

研究揭示呼吸道疾病如何在野生山地大猩猩中迅速傳播
發表在<科學報告>上的一項新研究顯示,咳嗽和感冒在野生山地大猩猩群體中迅速傳播,但似乎不太可能在相鄰的群體之間傳播.疾病,尤其是呼吸道感染,是對猿類保護的最大威脅之一.由於人類和猿猴的關係 ...

研究揭示美國首個古老文明遺蹟由技術嫻熟的工程師們創造

研究揭示美國首個古老文明遺蹟由技術嫻熟的工程師們創造
長期以來,許多研究認為 3000 多年前居住在現路易斯安那州北部的美洲原住民,透過狩獵和採集活動而留下了早期文明的印記.然而近日發表於<東南考古學>(Southeastern Archae ...