科学日报（2011年3月27日）——科学家们发现了兰花成为开花植物中最成功的团体之一的原因。这些是取决于它们与给它们授粉的蜜蜂和滋养它们的真菌之间的关系。这项研究2月1日发表于《美国自然》。它是由来自英国伦敦帝国学院，皇家植物园和其他国际机构在南美洲10年研究的结果。
兰科是显花植物中最大的科之一，在全球分布已超过22,000种。新的研究表明，兰花之所以拥有如此广泛的范围是因为兰花物种具有高度适应性，同时个体物种还可以以不同方式与蜜蜂以及其他传粉者联系。同时一个蜜蜂可以携带两个不同物种植物的花粉，而不会将它们混合。
这项研究还显示了兰花是如何与不同物种和谐共处。也确保自己和不同显微镜水平的真菌不会互相竞争。
这项新研究的最重要的地方，是让人们了解到兰花和蜜蜂与真菌之间很强的相互联系。蜜蜂在授粉的同时获取食物如花蜜或油，真菌给兰花根部提供矿物元素而获取糖分。
这些关系是大自然之间的“互惠互利”系统的最佳例子，并认为是使兰花演变成许多不同的物种的重要原因。然而，这些关系是如何影响植物种类的数量以及它们共存的能力的内在机制仍模糊不清。
来自英国伦敦帝国学院生物科的巴勒克拉夫蒂姆教授，共同领导的国际植物科学家小组去调查这些相互作用是如何影响兰花的多样性。“兰花庞大的全球性分布，特别是在南非。在那里他们多样化水平高，因此在很大程度上，我们可以找出大量的物种如何能共存而没有竞争。”他说。
该小组在南非的一个小区域研究了52个兰花物种。它们所有分泌出来的油脂都收集在花朵内，用来喂养它们的雌蜂幼虫。为了研究哪种蜜蜂会访问不同物种，他们从蜜蜂那儿收集兰花花粉用来DNA测序和分析。他们发现有力的证据，当兰花搬到了新的地理区域中时它会适应不同的授粉蜂种，并且有趣的是，一些竞争力强的兰花物种可以将花粉放在蜜蜂身体的不同部位。
“这些兰花引人注目的是，物种的多样性不仅和蜜蜂的种类有关，而且还同蜜蜂不同身体部位有关。因此两个习性相近的兰花可能将花粉放在一只蜜蜂前腿的不同关节上，” 巴勒克拉夫教授说。“它给我们提供了一个为何如此多新的物种可以起源的基本观点，而一旦它们起源，他们便能够共存不交换基因。”
研究人员还研究了微观真菌在兰花根上的生活，看看这种关系是如何影响植物的多样性。大多数开花植物在它们的根部拥有真菌，是因为真菌可以帮助植物获取土壤中的营养元素。到现在为止这种相互左营的关系仍很难弄清楚，因为大部分专属的真菌很难培养。研究人员克服了将DNA条码技术和田间试验相结合的挑战。和蜜蜂相反的是，共存的很多兰花物种一般会公用相同的授粉昆虫，因此这些植物需要不同的真菌来在同一个区域共存。
“不同种类的兰花，通过不同种类的真菌和获取不同的营养成分，从而解决了在一起生活而没有竞争的问题，” 巴勒克拉夫教授说。然而，同种的真菌也在不同的地理环境被发现。因此起源于不同地区的兰花物种需要适应不同的授粉媒介，往往仍然使用相同的真菌。
小组的实地调查表明，授粉性状的变化带来了新的物种，并允许在不同群体的兰花共存。真菌共生伙伴的转变，重要的是共存的而不是为了物种的形成。开花植物的许多其他团体与传粉昆虫和真菌的关系都很相似，对于多样性的起源和未来的研究可能需要依赖于对这些关系的了解。现在在英国谢菲尔德的理查德沃特曼博士，将这项研究作为他在伦敦帝国理工学院和皇家植物园邱园作为博士时的部分研究。并且他评价说科学家们研究的下一个步骤是：“如果我们想要预测和了解传粉媒介和土壤质量在全球衰退的影响，我们需要更好地理解这些关系。”
该研究是由自然环境研究理事会、南非NRF、Stellenbosch大学、美国国家科学基金会IGERT和皇家植物园—邱园共同资助。
【本文由茜草咖啡独家授权中国数字科技馆使用，未经许可请勿转载。商业或非商业使用请联系中国数字科技馆】
京公网安备11010502039775号
