https://mp.weixin.qq.com/s/0LfqgcKwA5aGWHfZ_A3btg

于玉龍，陳高 中國科學(xué)院昆明植物研究所

種子傳播是植物繁殖和生態(tài)系統(tǒng)功能維持的核心環(huán)節(jié)。目前，動物介導(dǎo)的種子傳播研究大多聚焦于脊椎動物，而無脊椎動物傳播除蟻播（myrmecochory）外研究甚少，其他類群的傳播作用常缺乏關(guān)注。雙翅目昆蟲（蠅類）雖種類繁多、分布廣泛，卻從未被證實為種子的傳播者。其中，具有盜寄生習(xí)性（kleptoparasitism）的孟蠅屬（Bengalia）蒼蠅，以搶劫螞蟻搬運的食物及后代為生（圖1）。鑒于其與蟻播植物的分布廣泛重疊，孟蠅很可能與傳播種子的螞蟻發(fā)生相互作用進(jìn)而介導(dǎo)二次傳播，但這一假說尚未被驗證。

中國科學(xué)院昆明植物研究所陳高研究團(tuán)隊經(jīng)過長期的野外觀察和為期多年的生物測定，首次證實蒼蠅可作為有效的種子傳播者。研究發(fā)現(xiàn)孟蠅（Bengalia varicolor）會主動搶劫螞蟻搬運的種子，建立了一種全新的種子傳播互惠關(guān)系（圖2）。具體機(jī)制為：孟蠅被搬運種子的螞蟻吸引，從高處觀察后俯沖攔截，利用前足抓牢種子并通過反復(fù)起飛抖掉會影響其行為的螞蟻；隨后取食種子上的附屬物（油質(zhì)體），最終將種子丟棄（圖3）。被丟棄的種子常由其他螞蟻重新發(fā)現(xiàn)并再次傳播，該過程揭示了動植物互作的復(fù)雜生態(tài)關(guān)系。

為量化孟蠅對蟻播過程的影響，研究團(tuán)隊設(shè)計了系統(tǒng)的實驗（比較有/無孟蠅參與時的種子散布格局），并探究了孟蠅與種子大小的匹配效應(yīng)（大/小孟蠅 vs. 大/小種子）。實驗選用云南百部（Stemona mairei，大種子）和小檗裸實（Gymnosporia berberoides，小種子）共2580粒種子，設(shè)置172組試驗處理。研究結(jié)果表明：（1）蒼蠅參與顯著增加了傳播距離：孟蠅的存在使種子平均散布距離顯著增加（β = 0.30, P < 0.001）。（2）優(yōu)化了傳播格局：孟蠅顯著提升了種子到達(dá)次級螞蟻巢穴（距離更遠(yuǎn)）的數(shù)量和概率，尤其是在大孟蠅-大/小種子組合中效果顯著。（3）是一種新型協(xié)同傳播機(jī)制：獨特的“接力式”傳播模式——螞蟻初始散布種子，孟蠅搶劫并再次分散（二次傳播）后，螞蟻重新搬運并完成后續(xù)傳播（可形成多達(dá)7次的交替循環(huán)）。這種孟蠅與螞蟻的接力傳播（可視為雙重傳播diplochory的一種新形式）顯著擴(kuò)展了種子的傳播距離、范圍和可利用的微生境（圖3）。

該研究揭示了基于孟蠅盜寄生行為的特殊種子傳播機(jī)制，即依賴于螞蟻初始搬運，并常引發(fā)其他蟻群螞蟻的接續(xù)傳播。同時發(fā)現(xiàn)孟蠅具有傳播種子的普遍行為（包括百部科、衛(wèi)矛科、大戟科、藜蘆科、罌粟科、遠(yuǎn)志科等），且它的地理分布與蟻播植物存在廣泛重疊（圖4）。該研究為蠅類與植物的相互作用增添了新的維度——種子傳播，區(qū)別于傳統(tǒng)的訪花、傳粉、植食或寄生關(guān)系。盜寄生孟蠅通過竊聽螞蟻的示蹤素、招募素及警戒素進(jìn)而介導(dǎo)種子傳播的識別機(jī)制及互作過程中的能量流還在進(jìn)一步研究中。

上述研究成果以Seed dispersal by kleptoparasitic flies為題，發(fā)表于Cell出版社的知名期刊Current Biology。中國科學(xué)院昆明植物研究所博士后于玉龍和英國杜倫大學(xué)Guillaume Chomicki教授為論文共同第一作者，陳高研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學(xué)基金（32371564）、云南省基礎(chǔ)研究計劃重點項目（202301AS070001）等項目的支持。

點擊“閱讀原文”查看文章鏈接。

圖1孟蠅搶劫螞蟻搬運的食物或后代：螞蟻幼蟲和蛹（A & B），白蟻（C），面包屑（D），鱗翅目、直翅目、雙翅目和鞘翅目昆蟲（E-I）

圖2孟蠅搶劫螞蟻搬運的云南百部的種子

圖3孟蠅搶劫搬運種子的螞蟻的過程（A-I）及有無孟蠅存在下，種子傳播距離的比較（J）、散布的蟻巢數(shù)和進(jìn)入各蟻巢種子數(shù)的綜合比較（K-N）

圖4孟蠅傳播不同植物類群的種子：遠(yuǎn)志科（A & F）、百部科（B & D）、衛(wèi)矛科（C）和罌粟科（E）

文：于玉龍，陳高