科技日報記者 趙漢斌
種子散布，是植物種群更新的關鍵過程，很多溫帶森林植物的種子都具有休眠特性，成熟后可以存儲很長時間仍然保持萌發(fā)活性。
記者7月3日從中國科學院西雙版納熱帶植物園獲悉，該園與廈門大學研究人員合作，開展胡蜂快速散布土沉香種子行為、生態(tài)適應性和化學行為機制的研究，揭示了胡蜂快速散布土沉香的短命種子對其自然繁殖更新具有重要意義，同時闡明了一種植物果實氣味模擬蟲食誘導葉片氣味來吸引害蟲天敵胡蜂為植物快速散布種子的全新的種子快速散布機制。近期國際期刊《當代生物學》發(fā)表了這一研究成果。
【資料圖】
胡蜂對土沉香果實以及種子的脫水敏感性，決定了種子的成功散布。
“很多熱帶木本植物產(chǎn)生非休眠的種子，其種子壽命很短，成熟后需要快速啟動萌發(fā)，否則可能因為脫水等原因導致種子死亡。”西雙版納熱帶植物園副研究員文平介紹，對于這類非常短命的種子植物而言，快速種子散布就顯得非常迫切和重要。然而目前在種子散布研究領域，還普遍缺乏對散布速度重要性的認識和實證研究。
在西雙版納，研究人員發(fā)現(xiàn)，土沉香果實成熟時面臨種子釋放和種子失活的抉擇困境。沉香成熟果實偏好在高溫、強光和干燥的晴天午后進行果莢開裂以釋放出內部的種子；然而一旦在這種環(huán)境下暴露，其種子極易脫水，8個小時后，種子完全喪失萌發(fā)活力。
“我們注意到，胡蜂為土沉香提供主要、快速、遠距離和定向的種子散布服務，對幼苗更新意義重大。”西雙版納熱帶植物園動植物關系組博士生秦瑞敏說，胡蜂搬運種子的節(jié)律與土沉香果實開裂的節(jié)律保持了高度一致性；有一半的果實，開裂僅13分鐘之后，就能夠被胡蜂快速找到，之后可在1分鐘將種子搬離；三種胡蜂共搬運96.3%的標記種子，且其將種子散布到最遠400米以外。
原來，是土沉香果莢釋放的高揮發(fā)性氣味，快速“誘惑”了胡蜂。
在充滿誘惑的開裂果莢氣味中，竟包含17種對胡蜂具有電生理活性的揮發(fā)性成分，主要是分子量較小的短碳鏈的醛類、酮類、醇類和酸類成分；且其中電生理響應信號最強的5種氣味成分的標準品配置成混合引誘劑，對胡蜂具有很強的野外引誘能力。同時，這些小分子的果莢氣味均具有極高揮發(fā)性，確保了果實開裂后，很快引得胡蜂光顧。
胡蜂對土沉香種子的快速散布
基于此，研究人員認為，土沉香果莢氣味模擬蟲食損傷葉片的高揮發(fā)性氣味，促進其與胡蜂快速種子散布關系的建成。
“土沉香蟲食葉片與果莢氣味的17種成分中，有14種對胡蜂具電生理活性的成分，高達82%，其中8種成分在胡蜂電生理活性測試中顯示明顯信號反應，且其中4種成分是已被證明具有野外胡蜂引誘能力的氣味成分。”文平說，實驗結果顯然強烈支持了果莢吸引胡蜂進行快速種子散布的化學信號，屬于其對蟲食防御化學信號的重新利用。
至此，一種植物果實氣味模擬蟲食誘導葉片氣味來吸引害蟲天敵胡蜂，為植物快速散布種子的全新機制得以全面揭示。
“胡蜂介導的快速種子散布及其化學生態(tài)機制，很可能適用于整個沉香屬植物。”秦瑞敏說，胡蜂快速散布，應該是沉香屬植物在進化歷史上保持非休眠短命種子特性的重要保障。這種種子快速散布的普遍性、相關機制及其在短命種子植物保護生物學中的應用，值得進一步研究。
關鍵詞： 短命種子
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