利用3D打印假花验证植物的花特征演化

发布时间：2020-10-27 20:31

　　 传粉者介导的选择作用被普遍认为是被子植物花部特征演化的重要驱动因素,但对某个特定花性状的演化仍需要进一步解析。利用人工制作的假花操控单花或花序性状是探讨传粉者与花特征相互作用的重要实验方法。3D打印的花具有可自由控制形状,仿真程度高等特点,可以自由组合不同的花展示和花结构,再加上人工控制花颜色以及花气味等方法,可以很好地满足花演化研究的需要。本文以3D打印的花和购买的欧洲熊蜂Bombus terrestris为研究对象,利用3D打印技术模拟了自然界中不同大小的花(大和小)和不同对称性的花(两侧对称和辐射对称),在人工控制实验条件下观察熊蜂对不同形态花的访花行为,从熊蜂的访问偏好及访花恒定性两方面分析传粉者行为在植物的花特征演化中的作用。结果如下:1.在观察室中放入不同大小或不同对称性的两朵花,观察熊蜂对不同形态花的访问偏好。花大小实验的研究结果表明,与两侧对称的小花相比,熊蜂更偏好两侧对称的大花,主要体现在第一次的访问偏好(P0.01)和访花次数(P0.01)方面,但熊蜂对不同大小的辐射对称花没有明显的偏好;花对称性实验的研究结果表明,与辐射对称的大花相比,熊蜂更偏好两侧对称的大花,主要体现在第一次的访问偏好(P0.05)和访花次数(P0.05)方面,访花时间上没有差异。熊蜂对不同对称方式的小花没有访问偏好。上述结果证实熊蜂偏好大花和两侧对称花。2.在观察室中放入两侧对称小花组成的伞形花序和辐射对称小花组成的伞形花序),观察熊蜂对不同类型花序的访问偏好。对于不同对称方式小花组成的花序,熊蜂在第一次访问偏好、花序上的总访花时间、访花个数和单花访问时间上均没有偏好。这可能是由于小花的聚集使小花整体的对称方式发生了改变,导致不同对称方式的小花对传粉者行为影响较小。此外,在两种类型的花序上,随着熊蜂访花次序的增加,熊蜂在花序上的单花访问时间均呈显著下降趋势,表明传粉者在花序内的访花次序影响单花访问时间,这可能导致同一花序内不同位置花的雄性和雌性功能的差异。3.在观察室内将16朵花排列成4个相互连接的正六边形图案,且每朵花的相邻位置排列的均是不同大小或对称性的花,观察熊蜂对花大小和花对称性的访花恒定性。结果表明,无论是花大小实验还是花对称性实验,熊蜂均表现出了较差的访花恒定性。但熊蜂在大花上的访花恒定性高于小花,在不同对称方式的花上访花恒定性没有差异。上述结果表明,熊蜂的访花恒定性主要受花大小影响,受花对称性影响较少。访花次序对访花恒定性影响不显著。综上所述,本研究将3D打印技术与传粉昆虫行为结合,量化了熊蜂对不同大小和对称性花的访花行为,结果发现对于不同形态的花,熊蜂的访花行为(访问偏好、访花恒定性)表现出明显的规律。这种传粉者访花行为的规律对植物的花特征演化具有一定的介导作用。同时,本研究为深入探究植物与传粉者的相互关系提供了新的方法和思路。
【学位单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：Q944;TP391.73
【部分图文】：

２．?１．?１熊蜂??本实验所用熊蜂为购买的标准箱授粉熊蜂，一箱有７０－Ｓ０头熊蜂，是包括蜂王、??蛹、幼虫、工蜂和雄蜂的健康蜂群，使用寿命为６－８周（图２．１）。??图２．１具有蜂王、蛹、幼虫、工蜂和雄蜂的健康蜂群??Ｆｉｇ．?２．１?Ａ?ｈｅａｌｔｈｙ?ｃｏｌｏｎｙ?ｏｆ?ｑｕｅｅｎ，?ｐｕｐａｅ，?ｌａｒｖａｅ，?ｗｏｒｋｅｒｓ，?ａｎｄ?ｄｒｏｎｅｓ??熊蜂的种名为ｔｏｒｅｓ１＂＊／〗，中文名为欧洲熊蜂。工蜂体长为１１－１７?ｍｍ，??曝长为７－９?ｍｍ?（图２．２）。??ｊ??，＿＇事｜１??膏?ｍ??？：?ｍｍ??图２．２欧洲熊蜂（价及其瞭长??Ｆｉｇ．?２．２?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ｐｒｏｂｏｓｃｉｓ??８??

２．?１．?１熊蜂??本实验所用熊蜂为购买的标准箱授粉熊蜂，一箱有７０－Ｓ０头熊蜂，是包括蜂王、??蛹、幼虫、工蜂和雄蜂的健康蜂群，使用寿命为６－８周（图２．１）。??图２．１具有蜂王、蛹、幼虫、工蜂和雄蜂的健康蜂群??Ｆｉｇ．?２．１?Ａ?ｈｅａｌｔｈｙ?ｃｏｌｏｎｙ?ｏｆ?ｑｕｅｅｎ，?ｐｕｐａｅ，?ｌａｒｖａｅ，?ｗｏｒｋｅｒｓ，?ａｎｄ?ｄｒｏｎｅｓ??熊蜂的种名为ｔｏｒｅｓ１＂＊／〗，中文名为欧洲熊蜂。工蜂体长为１１－１７?ｍｍ，??曝长为７－９?ｍｍ?（图２．２）。??ｊ??，＿＇事｜１??膏?ｍ??？：?ｍｍ??图２．２欧洲熊蜂（价及其瞭长??Ｆｉｇ．?２．２?ａｎｄ?ｔｈｅ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｆ?ｐｒｏｂｏｓｃｉｓ??８??

得两侧对称和辐射对称的模型花。利用３Ｄ打印获得两侧对称和辐射对称的花各５０??朵，其中大花和小花各２５朵。相同大小的花虽然对称性不同，但所展示的面积是??相同的（图２．３）。由于蜂类传粉者偏好蓝色、紫色或者黄色的花，因此将３Ｄ打印??的花涂成蓝色，实验时向花的中心处注入２０％的蔗糖溶液模拟花蜜［５３，５４１。同时，??确保打印花的原材料是无味且坚固的，不会在熊蜂访花时弯曲或变形。??３Ｄ打印的花???Ｉ????六尽?＊?Ｊ??Ｉ?｜?＼?Ｉ??花瓣长为１．５?ｃｍ?花繼长为０．５?ｃｍ??图２．３?３Ｄ打印的花??Ｆｉｇ．?２．３?３Ｄ?ｐｒｉｎｔｅｄ?ｆｌｏｗｅｒｓ??２．?２实验装置??实验装置主要由四部分组成：蜂室（ａｎｅｓｔｂｏｘ）、过渡室Ｃａｎｏｐｅｎａｒｅａｃｌｏｓｅｔｏ??ｔｈｅ?ｎｅｓｔ?）、观察室（ａ?ｖｉｅｗｉｎｇ?ｂｏｘ）和连接过渡室与观察室的通道（ａ?ｎａｒｒｏｗ?ｃｏｒｒｉｄｏｒ）。??蜂室为熊蜂蜂巢所在的地方；过渡室位于蜂室与通道之间，与蜂室相通；观察室用??于观察熊蜂的访花行为，顶部为一块带通风孔的活动板；通道连接过渡室和观察室，??通道内的隔板可以控制熊蜂进出观察室（图２．４）。??９??
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本文编号：2859022