摘要：黄来强和刘仲健领导的来自清华大学、深圳兰科中心及华南农大的研究团队，通过对挺茎贝母兰的深入研究，发现其花序基轴上皮质的鞘片发挥为鸟提供栖棍进行异花传粉从而保障繁殖成功的重要功能，解开了一个长久以来的科学谜团，该研究成果对认识普遍存在于许多其他植物种属的花序和鞘片的功能和进化提供了有益的启示。相关成果获同行专家高度评价，最近公布在PLOS ONE杂志上，受到国际科学传媒的关注报道。

在多种兰科植物例如挺茎贝母兰(Coelogyne rigida)中，下垂花序的基轴上长出许多皮质厚实的鞘片(苞片)，被包裹的花序基轴呈远端增大形状，这个“披护甲的棒”究竟有什么功用一直是个未解之谜。

深圳市兰科植物保护研究中心主任刘仲健教授和清华大学深圳研究生院生物医药研究中心主任黄来强教授领导的科研团队，在中国云南东南部石灰岩地区通过对挺茎贝母兰开花居群进行深入观察和实验分析，终于解开了这一长期困扰生物学家的谜团。

他们研究发现，鞘片包裹花序轴构成专门的“鸟栖息棍”(鸟落脚处)，吸引太阳鸟(Aethopyga gouldiae)于此落脚，使鸟站稳并引导和限制其按特定动作和距离对花序的各个花朵进行觅食，使得不同花朵的花粉块粘附在太阳鸟的喙上不同的位置，太阳鸟在挺茎贝母兰的不同居群花序的鸟栖棍降落觅食，从而导致有序和高效的异花授精产生果实。该种兰花的结实全部来自太阳鸟的异花传粉，人工剥除鞘片(损伤鸟栖棍)大大降低了太阳鸟访花的频率和时间以及花的结果率，表明这一鸟栖棍承担了利用太阳鸟异花传粉产生种子从而保障繁殖成功的重任。

非常有趣的是，挺茎贝母兰为自交不亲和植物，却拥有双模式传粉系统：除了太阳鸟的异花传粉，它还有昆虫的自花传粉。蜜蜂和胡蜂利用兰花中常见的唇瓣作为降落平台觅食访花，导致不育的自花传粉，浪费了本可用于异花传粉的花粉和胚珠，付出高昂的交配代价。然而，太阳鸟高效的异花传粉授精，抵消减少了这种浪费，使之显得无足轻重。

该研究揭示了一种新颖且引人入胜的促进异花传粉的结构性适应进化模式，在被子植物中是首次报道，在兰科植物中则不同于常见的欺骗或香味的进化以适应传粉者。挺茎贝母兰仅在花序基轴上增添鞘片形成一个鸟栖棍而无需改变它多朵花的部件特性，就获得了繁殖的保障，以及自交遗传变异和交配繁育效率的提高等优势。据此推断，挺茎贝母兰原本只有昆虫自花传粉，为了防止自交衰退发展出自交不亲和机制，使自花传粉不育但不能阻止自花传粉及其配子折扣浪费的发生，这就需要有异花传粉才能进行有性繁殖，因而演化出这一鞘片鸟栖棍介导的异花传粉机制，以保障有性繁殖成功，同时在遗传和交配上克服缺点和获得优点，看来这是一种巧妙成功的进化模式。鉴于花序和类似的鞘片存在于许多兰科和其他植物种，这项研究成果对阐明同类形态结构的功能和进化具有广泛的科学意义。

原文摘要：
Adding Perches for Cross-Pollination Ensures the Reproduction of a Self-Incompatible Orchid
Zhong-Jian Liu, Li-Jun Chen, Ke-Wei Liu, Li-Qiang Li, Wen-Hui Rao, Yu-Ting Zhang, Guang-Da Tang, Laiqiang Huang

ABSTRACT
Background
Outcrossing is known to carry genetic advantages in comparison with inbreeding. In many cases, flowering plants develop a self-incompatibility mechanism, along with a floral component adaptation mechanism, to avoid self-pollination and to promote outbreeding. Orchids commonly have a lip in their flower that functions as the a visiting plate for insect pollinators. Aside from the lip, however, many species (including Coelogyne rigida) have sheaths around the axis of inflorescence. The function of these sheaths remains unknown, and has long been a puzzle to researchers.

Methodology/Principal Findings
We investigated the function of these sheaths in relation to the lip and the pollinators, as well as their role in the modes of pollination and reproduction of Coelogyne rigida in 30 flowering populations of orchids in the limestone area of Southeast Yunnan, China. We found that self-incompatible C. rigida developed specialized bird perches around the basal axis of inflorescence to attract sunbirds and to complement their behavioral tendency to change foraging locations frequently. This self-incompatibility mechanism operates separately from the floral component adaptation mechanism. This mechanism thus prevents bees from repeatedly visiting the floral lip of the same plant which, in turn, results in autogamy. In this way, instead of preventing autogamy, C. rigida responds to these negative effects through a highly efficient cross-pollination method that successfully transfers pollen to different plants.

Conclusions
The proposed method ensures reproductive success, while offsetting the infertile self-pollination by insects, thereby reducing mating costs and addressing the lack of cross-pollination. The adaptation provides a novel and striking example of structural adaptation that promotes cross-pollination in angiosperms.

作者简介：

黄来强. 清华大学教授，鹏城学者长期特聘教授，华南农大丁颖讲座教授.
http://www.sz.tsinghua.edu.cn/publish/sz/4998/2010/20101217094239859961385/20101217094239859961385_.html

刘仲健. 国家兰科植物种质资源保护中心和深圳市兰科植物保护研究中心首席科学家，清华大学深圳研究生院兼职教授，华南农大客座教授.
http://www.sinicaorchid.org

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