花儿千娇百媚、姿态万千,送花早已成为城市生活中的一种流行,每逢节日花价都要翻番,可见现代人对花的需求可真是很大。但我们是否想过自然界中的花儿到底是为谁而盛开?娇艳的花儿又在等待着谁?5月5日,“五一”假期的最后一天,第40期“琪林科学讲坛”迎来了中科院华南植物园的传粉生物学博士罗世孝研究员,他以“传粉的力量:揭秘夜空下的植物红娘”为题,从花的性别、植物开花的目的、什么是传粉、夜空下的传粉红娘及为什么要研究和保护传粉昆虫五个方面对开花植物与传粉昆虫的互利共生关系进行了深入浅出的讲解。讲座过程中金句频出,给现场和线上的近千名观众奉上了一道有趣又有料的“科普大餐”。本期讲座由园艺中心主任王瑛研究员主持。
讲座伊始,罗世孝研究员指出,人们总是自以为是,以为花是为人而开的,其实植物开花的目的就是为了结果。罗世孝告诉我们,约85%的花同时具有两性的性别, 6%-7%的花是雌雄异株的,包括我们平时常吃的黄瓜、杨梅,猕猴桃等等,那雌雄异株它们是怎么结果的呢?传粉就是从花到果这个繁育过程中的重要阶段,传粉是指成熟花粉从雄蕊花药中散出后,传送到雌蕊柱头上的过程,80%以上的有花植物(约3万种)是靠动物传粉的,比如我们常见的蜂类、蝴蝶/蛾、蝇类、鸟类和哺乳动物等等。
传粉生物学是研究与传粉事件有关的各种生物学特性及规律的一门学科,是植物生殖生态学和进化生物学关注的焦点之一,从18世纪下半叶至今已有200多年的历史。经典的学科研究怎又成为了当今科学的前沿呢?罗世孝以最近热门新闻比尔盖茨离婚为例,“说明爱情很美好,离婚也很励志。只要抓住了跟繁殖和爱情这个永恒的主题,这就能走在科学的前沿。”罗世孝风趣幽默的讲解让现场听众们感觉科学研究其实离我们的生活很近。那么,如何进行传粉生物学研究?罗老师鼓励大家从四个问题入手,仔细观察植物如何借助其他媒介帮助它传粉:“1、植物选择哪种动物?2、动物什么时候干活?3、动物是如何完成传粉过程的?4、为什么动物心甘情愿为植物传粉?”罗世孝补充道,“传粉生物学的科研门槛并不高,只要有兴趣就可以进入。”罗世孝通俗易懂的讲解方式让公众了解如何对植物的传粉过程进行观察,并启发大家对科学研究的兴趣。
罗世孝作科普讲座
接下来的讲座中,罗世孝主要分享了他历经十余年发现了五味子科植物与传粉瘿蚊共生传粉机制的科研故事。为什么会选择五叶子科植物作为研究对象?“其实跟人类挑选恋爱对象一样,首先要对得上眼,其次要好玩。”罗世孝打了形象贴切的比方让大家了解科研人员是如何选择研究对象,当然话虽说得幽默轻松,但其实在选择这个植物背后,罗世孝对早期演化的被子植物的繁殖性状以及早期分支被子植物性系统及传粉媒介查找了大量文献,做了各种分析,发现了这类早期演化的被子植物传粉数据缺少是因为大部分物种分布在热带或为水生植物,并且这些植物往往在夜间开花;另一个问题是研究热带地区昆虫分类学家稀少,鉴定非常难,更不要说掌握他们的生物习性,可想而知难度多么大。而五味子科八角属的42种中有27种在中国,并且有18种是中国特有的。听完罗世孝的解说,终于明白了原来科研工作者所谓的“对得上眼,好玩”,那就是迎难而上越难越好玩,难的才能入眼啊!这种科研精神真是令我等普通人高山仰止。从2007年到2017年,罗世孝就是守着夜间开花的八角属不同植物进行了长达十余年的研究,终于发现了为八角属植物传粉的松脂瘿蚊,而对这个传粉昆虫的鉴定,也是向全世界数十位科学家寄送标本,最后经向一位日本科学家反复寄送标本才确定下来的昆虫属,真是太不容易了!原来在第一天八角属植物的花呈雌性阶段,第二天呈无授粉功能状态,第三天晚上为雄性阶段,松脂瘿蚊在花还未全开时就将卵产在花里,约四五个小时孵化成幼虫了,而且花儿为了保护瘿蚊的幼虫会分泌蜜汁将幼虫裹住,保护它们不被蚂蚁等吃掉,经测试花的温度往往比外界高1-2度,形成了一个天然繁育幼虫的温室。这就是八角属植物与瘿蚊的友谊:你为我传粉我为你育儿。罗老师还列举了另一个例子——雌雄异花同株的南五味子属的黑老虎,他讲解了它与松脂瘿蚊的互利共生的关系。通过十余年的研究,罗世孝发现了协同演化新系统,为原始被子植物、被子植物与传粉昆虫协同演化打开了新窗口,“特化的传粉系统”也可能是促进被子植物多样性的重要驱动力之一。研究打通了理论研究到指导实际生产的全流程,指导农业从原来单一的见虫就杀到“保护植物和传粉昆虫,防治病虫害。”
为什么要研究和保护传粉昆虫呢?罗世孝指出,最重要的意义在于:1、全球105种主要粮食作物中有87种的作物生产依赖于传粉昆虫,即有大约75%的主要作物种类的产量依赖于昆虫授粉,若传粉者完全消失将导致12%的全球主要作物减产90%以上;2、近年来,全球性的授粉昆虫种群数量和物种多样性不断减少,引发了国际社会的对授粉危机的重视;3、粮食安全是21世纪全球面临的巨大挑战,因此农作物授粉的研究受到了越来越广泛和持续的关注;4、欧洲先后启动了与“脑计划”相当的‘传粉昆虫计划Insect Pollinators Initiative’;5、美国白宫也宣布了促进传粉昆虫健康的国家战略。现在我们国家也越来越重视传粉昆虫的保护,罗老师的团队也在执行“中国东部传粉昆虫资源调查与评估”课题,重点负责热带亚热带地区传粉昆虫的监测与评估,因为这关系到每一个人,关系到地球的未来。其实保护传粉昆虫就是保护我们自己,是生态文明的标志。
互动环节,听众们与罗世孝研究员开展提问与交流
在互动提问环节,现场和线上的朋友们积极地就自己的困惑向罗老师提问,罗老师凭借着精深的知识与丰富的科研经验为大家一一解惑。经过这次讲座,作为科学小白的我明白了万物一体,对自然万物都要有敬畏之心,地球不只是人类的,更是大自然共同的家园。