泛热带分布的苦苣苔科(Gesnenaceae)在我国南方具有极高的物种丰富度与特有率,花部特征变化丰富,是研究物种形成与适应演化的代表类群.镜像花(mirror-image flowers)是极为特化的传粉系统,在苦苣苔科中出现了较多的不同类型,可能与苦苣苔科物种多样性形成与维持有关.该研究总结与分析了苦苣苔科镜像花的类型多样性以及系统分布与适应演化等,讨论了镜像花对苦苣苔科物种形成与维持的积极意义.结果 表明:镜像花仅分布在亚洲和非洲的苦苣苔亚科(Didymocarpoideae)的7个属,在历史上就至少发生了5次独立起源.长冠苣苔属(Rhabdothamnopsis)、南洋苣苔属(Henckelia)及长蒴苣苔属(Didymocarpus)镜像花的花柱与可育雄蕊分别向左、右两侧偏转,形成互补镜像花;蛛毛苣苔属(Paraboea)、喜鹊苣苔属(Ornithoboea)、非洲堇属(Saintpaulia)镜像花缺乏与花柱对应侧偏的可育雄蕊(非互补镜像花);而海角苣苔属(Streptocarpus)直立堇兰亚属(subg.Streptocarpella Engler)则同时出现了互补、非互补镜像花.不同于其他被子植物(离瓣花、缺乏花冠筒),苦苣苔科中的镜像花大多伴随着明显的花冠筒、内藏的雄蕊、合生的花药,以非互补镜像花为主;传粉者以小型的无垫蜂(Amegilla spp.)和熊蜂(Bombus spp.)为主.这些特殊的花部综合征与特化的传粉机制,提高了传粉精确性,可能促进了传粉隔离与物种适应辐射.今后的一个研究重点应通过分子系统发育方法,进一步揭示苦苣苔亚科互补与非互补镜像花的进化顺序及其在物种分化与长距离扩散过程中的可能作用.

异型花柱植物的适应意义在于提高亲和花粉的传递,从而促进异交,但是有不少研究发现柱头上落置了大量不亲和花粉.目前,很少有人研究柱头是否有利于亲和花粉的萌发和花粉管伸长,以及通过去雄处理排除花内和植株内不亲和花粉干扰从而验证二型花柱植物是否可以促进异交.本研究以亚麻科青篱柴属(Tirpitzia)的二型花柱植物青篱柴(T.sinensis)为研究对象,分居群调查了青篱柴长、短柱型的植株数量,测量不同柱型的花粉与柱头大小以及观察其表面纹饰,测定不同开花时间长、短柱型的柱头活性与花粉活力,统计自然状态下柱头上落置的不同表型花粉比例,进一步统计花内、株内去雄和自然对照下柱头上落置的不同表型花粉比例,计算型间、型内和混合授粉花粉管长度和花粉萌发率,人工授粉检测其是否型内异交不亲和与自交不亲和.结果表明,自然居群中长、短柱型青篱柴植株数量没有显著性差异;短柱型青篱柴花粉体积显著大于长柱型,且二者花粉表面纹饰不同,但不同柱型的柱头表面积与表面纹饰无差异;青篱柴开花第一天的花粉活力显著高于开花第二天,而柱头活性在开花前两天无显著性差异;自然状态下柱头上落置的不亲和花粉比例显著高于亲和花粉;在长柱型青篱柴中,花内和株内去雄显著提高了柱头上亲和花粉的落置比例;柱头上授型内花粉,其花粉萌发率和花粉管的长度都显著低于授型间花粉;授粉结果表明青篱柴为型内异交不亲和与自交不亲和.二型花柱植物通过促进亲和花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉,从而显著提高其传粉精确性.

异型花柱是一种受遗传因素控制的花型多态性现象,其适应意义在于提高不同花型间传粉精确性,从而促进异交.为检验二型花柱植物滇丁香(Luculia pinceana)是如何促进异交并确定有效传粉者的类型,实验统计自然种群中长、短柱型的植株数量,测量花部特征,统计自然种群植株柱头上的型间花粉落置的数量和比例,比较型内、型间花粉的萌发率以及花粉管长度,比较不同人工授粉处理结实情况,观察传粉昆虫类型并测量虫体特征.结果 表明(1)滇丁香自然居群中长、短柱型植株的数量没有显著性差异.长柱型的筒深、简直径、开口直径、雄蕊长和柱头长均显著小于短柱型,而长柱型的叶片长和宽、雌蕊长、花药体积、花粉粒体积、柱头厚均显著大于短柱型.(2)自然种群植株柱头上型间花粉所占比例显著低于型内花粉的比例.(3)型间授粉的花粉萌发率以及花粉管长度均大于型内授粉和混合授粉.(4)型间授粉的结实率显著高于型内授粉的结实率,型内授粉具有一定的结实.(5)夜行性长喙条背天蛾(Cechenena lineosa)是滇丁香的有效传粉者,其吻长和滇丁香的花筒深相适应.本研究表明二型花柱植物滇丁香主要是通过与其花部特征相匹配的长喙天蛾实现有效的传粉,通过促进型间花粉的萌发和花粉管的伸长而有利于型间授粉结实,提高传粉精确性.