?輪葉貝母：要是沒有熊蜂，我就自己“造娃”

出品：科普中國

制作：沐先運(yùn)（北京林業(yè)大學(xué)）

監(jiān)制：中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

生命體孜孜繁衍，讓地球生機(jī)盎然。為了壯大家族，它們各出奇招。

有這樣一種聰明的植物，用獨(dú)特的智慧巧妙應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了家族延續(xù)，它就是輪葉貝母。

輪葉貝母是誰？它在傳宗接代時(shí)有什么獨(dú)門絕技？

輪葉貝母姐妹花（圖片來源：作者提供）

貝母家族大姐大

輪葉貝母隸屬于百合科內(nèi)最大的家族——貝母屬，全球約140種，分為8個(gè)支系，廣泛分布于北半球溫帶地區(qū)。我國共有貝母屬植物近30種，名貴中藥材川貝母、平貝母都是其家族成員。野生貝母資源面臨很大威脅，所有貝母均被列為國家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。

在我國，輪葉貝母分布于東北至華北地區(qū)，生長于高海拔山坡草地或林下。在北京，輪葉貝母僅分布于密云霧靈山高海拔地區(qū)，數(shù)量稀少，已被列為北京市一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物。

咱們的“造娃能手”——輪葉貝母是貝母家族中“輩分”最高的支系成員，因?yàn)橄到y(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)研究結(jié)果顯示，輪葉貝母所在分支是貝母屬中最早分化出來的一支。

輪葉貝母的幼苗（圖片來源：作者提供）

“江湖地位”如此高的輪葉貝母，有著何許模樣？

沒有成熟（不能開花、結(jié)果）的輪葉貝母僅有一枚葉片。約三年后，生長成熟的個(gè)體才能身披一輪5-7枚的細(xì)長葉片，并在花葶頂端生有一朵下垂的、深紫紅色的花（偶見2-3朵）。

輪葉貝母的花（圖片來源：作者提供）

每朵花由6枚花被片組成，花被片上具有方塊狀的紫色、紅色和綠色色斑，猶如馬賽克一般，十分奇特?；ǖ闹醒?，是棒狀的子房和先端分裂為3叉的柱頭。

花被片內(nèi)側(cè)的基部有豐富的透明液體，晶瑩剔透，這是花蜜——蜂類昆蟲的上等佳肴。即使不借助科學(xué)儀器，我們淺嘗一口，就能充分感受到花蜜里極高的糖分濃度，足以比肩市場(chǎng)上的瓶裝蜜了！

輪葉貝母的花內(nèi)蜜腺（圖片來源：作者提供）

輪葉貝母的果實(shí)外側(cè)有6條縱棱，似翅膀一般，包裹著里面片狀的種子，造型也十分別致。

輪葉貝母的果實(shí)（圖片來源：作者提供）

輪葉貝母的生活期相對(duì)較短，4月發(fā)芽，5月開花，7月地上部分就逐漸枯萎，是典型的早春“短命”植物。

誘不來昆蟲傳粉，日子沒法過了？！

顏色艷麗的花朵、香甜誘人的花蜜，是植物吸引昆蟲以實(shí)現(xiàn)受精的經(jīng)典手段。從傳粉綜合征的角度看，輪葉貝母耗費(fèi)巨大能量營造了絢麗的花朵和充沛的花蜜，其目標(biāo)應(yīng)該是在繁育環(huán)節(jié)吸引昆蟲訪花。然而，輪葉貝母卻偏偏選擇了一個(gè)尷尬的開花時(shí)間段：早春5月。

此時(shí)的北京山區(qū)，氣溫尚不穩(wěn)定，高海拔地區(qū)時(shí)有降雪、冰雹等極端天氣。而且，此時(shí)高山上許多植物尚未發(fā)芽，開花的植物更少。

因此，早春低溫和開花植物少，導(dǎo)致在輪葉貝母種群內(nèi)活動(dòng)的昆蟲很少，有效傳粉行為的發(fā)生幾率非常低。

在長達(dá)兩年的野外觀測(cè)過程中，只看到過區(qū)區(qū)兩只熊蜂飛進(jìn)花朵！

輪葉貝母盛裝打扮、備好美食，卻遲遲等不到幫忙傳粉的大胖妞（熊蜂），這日子真是沒法過了，難道輪葉貝母只能“孤獨(dú)終老”？！

難得一見的熊蜂造訪輪葉貝母花朵景象 （視頻來源：作者提供）

絕技頻出，心思用盡，都是為了卿卿！

雖然郎有情妾有意，但早春復(fù)雜多變的環(huán)境嚴(yán)重干擾了貝母和昆蟲的互動(dòng)。如此看來，輪葉貝母挑選的開花時(shí)機(jī)真是“困難模式”，在造孩子上選擇了一條不歸路，不禁讓人擔(dān)心，其種群規(guī)?？赡軙?huì)逐漸減小，直至消失。

然而，連續(xù)多年的野外觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，北京霧靈山輪葉貝母種群規(guī)模非但沒有降低，反而有所上升。

這說明，在繁育環(huán)節(jié)里，輪葉貝母一定還藏著鮮為人知的“小心思”。

開花植物的有性生殖有自交和異交兩種主要方式。自交即某個(gè)體自己的花粉與柱頭接觸、實(shí)現(xiàn)精卵受精并結(jié)實(shí)，后代的遺傳背景相對(duì)單一，抗風(fēng)險(xiǎn)能力差，許多動(dòng)物因近親繁殖導(dǎo)致后代畸變甚至死亡。

異交是指不同個(gè)體間的基因交流和結(jié)合，可提高后代基因型異質(zhì)性，為提高個(gè)體的抗性提供了遺傳基礎(chǔ)。

在貝母家族中，有些種類以自交為主（如平貝母），有些以異交為主（如川貝母），有些高度依賴傳粉昆蟲（如梭砂貝母），那輪葉貝母具有怎樣的繁育系統(tǒng)呢？

雜交指數(shù)分析結(jié)果顯示，輪葉貝母的繁育系統(tǒng)屬于兼性異交（可自花授粉），需要昆蟲或風(fēng)作為媒介?；ǚ?胚珠比的結(jié)果表明，輪葉貝母傾向于專性異交。而人工授粉實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，異花授粉組的坐果率最高（89.66%），自然狀態(tài)（87.32%）和自花授粉（86.96%）的坐果率不相上下。

綜合來看，輪葉貝母還是比較希望以昆蟲為媒介實(shí)現(xiàn)異花授粉、完成家族繁衍這一宏愿的。但是，如果無法實(shí)現(xiàn)異交，輪葉貝母也會(huì)毫不猶豫的選擇自交。

不同于其他貝母，僅僅以某一種繁育系統(tǒng)為主，輪葉貝母在異交與自交之間沒有顯著的偏向性，大胖妞（熊蜂）來或不來，日子都能過下去，繁育方式靈活多樣。好脾氣的輪葉貝母隨遇而安，真“佛系人生”。

貝母那帶有花蜜的漂亮花朵，可謂秀色可餐。但輪葉貝母大概沒有料到，這些為了吸引傳粉昆蟲而準(zhǔn)備的花蜜，也是胡蜂等盜蜜類昆蟲朝思暮想的美食！昆蟲們吃也就罷了，山頂傻狍子們也要來“順一嘴”，在青黃不接的早春時(shí)節(jié)里，把貝母蜜當(dāng)做最可口的甜點(diǎn)。

胡蜂蠻橫盜走花蜜，傻狍子醉臥花叢享受饕餮盛宴，光動(dòng)嘴，不傳粉，一點(diǎn)也不講武德。

輪葉貝母被胡蜂盜取花蜜留下的孔洞（左）和被狍子啃咬的花朵（右）

（圖片來源：作者提供）

更有趣的是，研究者發(fā)現(xiàn)人工去雄不授粉套紙袋實(shí)驗(yàn)組的坐果率，居然高達(dá)36.84%，這表明輪葉貝母很可能還具有一項(xiàng)特殊本領(lǐng)——無融合生殖，一種不需要精、卵結(jié)合即可產(chǎn)生后代的生殖方式。

我們知道，沒有授過精的雞蛋無法孕育出小寶寶。但在植物界，爸爸可不是造娃的必要條件，一些蒲公英、柑橘就具有無融合生殖這樣神奇的生殖方式。

或許，歷經(jīng)地球千百萬年生態(tài)巨變，輪葉貝母的一些個(gè)體已經(jīng)可以在缺少傳粉者、沒有花粉參與等極端情況下，通過這種“無中生有”的方式延續(xù)家族血脈。

除了以上絕技，輪葉貝母還能通過雌雄異熟、雌雄異位等方式，來確保柱頭最大程度地獲取花粉粒、實(shí)現(xiàn)受精。她的6枚花藥呈長棒狀，內(nèi)有大量花粉粒。由于花朵下垂、花藥位于柱頭的上方，因此，即使沒有傳粉昆蟲到來，一陣微小的山風(fēng)也足以讓輪葉貝母搖擺起來，不可盡數(shù)的花粉粒便會(huì)飛離花藥、向下飄去。

在花藥下方，三枚碩大的、頂端潮乎乎的柱頭正迫不及待地等待花粉粒的到來。輪葉貝母的雌性結(jié)構(gòu)比雄性結(jié)構(gòu)成熟得早些，只要是能被柱頭抓住的花粉，都是貝母果實(shí)的“好爸爸”。

不同于大多數(shù)植物，輪葉貝母的花藥是挨個(gè)成熟、散粉的，這能讓它在最大程度上延長花粉量的供應(yīng)時(shí)間。更讓人拍手叫絕的是，散完粉的花藥會(huì)不斷收縮，直至原來長度的一半左右，仿佛是要盡可能的騰出空間，讓其他花粉粒盡情飄散。為了累累碩果，花粉兄弟們舍生求仁，前仆后繼，懂事得讓人心疼。

輪葉貝母雄蕊的時(shí)空多樣性變化（圖片來源：作者提供）

“造娃”技術(shù)哪家強(qiáng)？貝母?jìng)兗娂娺b望祖國東北方。輪葉貝母美貌與智慧并存，才華與氣質(zhì)兼?zhèn)洌ㄟ^多樣的繁育系統(tǒng)類型、精妙的生殖結(jié)構(gòu)及時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，為貝母家族的繁衍壯大提供了重要保障。

身為貝母家族的大姐大，輪葉貝母歷經(jīng)滄海桑田，積累了豐富的生存經(jīng)驗(yàn)，也得以見證地球的偉大變遷。

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