• 142种已研究的雌雄同株榕树中，有45种存在多种传粉小蜂 (Cook & Segar, 2010), 甚至在一株F. natalensis上就记录到4种 传粉小蜂，其中3种成功地为榕树传粉(Compton et al., 2009)。 非洲15%的榕属植物存在共享传粉小蜂的现象(Rasplus, 1996)。
• 如番茄和马铃薯, 在其不受损伤时 蛋白酶抑制素含量很低， 当昆虫取食后, 植物体内迅速诱导合成这种物质。
（2）诱导性防御
• 植物是如何感知昆虫的危害并主动地启动诱导防御系统？ • 当昆虫取食时——植物组织细胞被破坏——细胞壁果胶碎片
被水解酶分解为寡聚的半乳糖醛酸片段——激活伤口周围组 织的蛋白酶抑制素基因。与此同时, 内源产生一种“systemin ”的多肽运输于整个植株——激活远离伤口组织的蛋白酶抑制 素基因。从而导致新的大量抑制素mRNA被转录, 并以mRNA 为模板合成抑制素原体。原体经修饰成为蛋白酶抑制素, 贮存 在叶细胞的中央液泡内, 与胞质隔离, 用来阻止昆虫的进一步 侵害。
• 油菜的蜜腺位于花托上,花萼和花瓣把蜜腺围合在花较深的部 位。因此, 只适宜于较长口器的蜜蜂和蝶类取食花蜜。
2.4 化学信息
虫媒植物吸引传粉昆虫，除花的颜色外，花的气味也发挥了 非常重要的作用。
举例：花挥发性化合物对蝴蝶觅食的引诱 • （1）选择合适的挥发性物质： • （2）实验方法：
3
非一对一关系产生原因——宿主转移
• 宿主转移是指一种榕属植物的传粉小蜂在另一榕 属植物上定居, 与原来小蜂种群之间逐渐隔离、分 化, 形成新的物种, 这样在后一榕属植物内即有两 种亲缘关系较远的传粉小蜂共存。
小蜂的转移还可能伴随： • 原有宿主的暂时消失,导致多个传粉小蜂共存于同一种榕树； • 定居小蜂对原有传粉小蜂的排挤,导致两种榕共享传粉小蜂。
• 主要是一些次生性物质，如萜类、酚类、生物碱、单宁、糖 苷等。
• 印楝素，萜类
生物碱，萜类
（1）组成型防御
野生马铃薯，主要天敌为蚜虫，其叶面上有两种绒毛： ①含有挥发性的倍半萜烯和二甲基亚甲基十二碳三烯，蚜虫的
报警信息素，触碰绒毛虫落在叶上，
昆虫和植物协
同进化 1512PPT讲
座
目录
1 协同进化的定义及举例—榕树与榕小蜂 2 虫媒植物吸引昆虫传粉的策略 3 昆虫取食与植物的防御
4 协同进化理论的提出及发展 5 昆虫、植物与人类的关系
1.1 协同进化的定义
• 1964年 Ehrlich 和Raven 根据对粉蝶与其寄主十字花科植物关 系的研究, 首次提出协同进化(coevolution)理论。
绒毛分泌液滴—粘性物质—使蚜虫粘着其上。
（2）诱导性防御
• 是植物最为经济的防御机制, 因为防御物质仅当昆虫取食时才 大量合成。
• 如蛋白酶抑制素，小分子多肽或蛋白质。昆虫消化道内存在 多种蛋白酶，起消化作用。它能与蛋白酶的活性部位或变构 部位结合, 抑制酶的催化活性，消化功能被破坏，生长发育显 著减慢。
• 不断增加的非一对一案例的发现正挑战着榕 与其传粉小蜂在物种水平上高度对应的观点, 也显示出两者间协同进化机制的多元化。
• 榕–传粉小蜂体系既存在严格的协同进化关系, 也存在扩散协同进化模式。
1.5 扩散协同进化与宿主转移
1983年Gilbert等把扩散协同进化（diffuse coevolution）定义为某一或多个 物种的特征受到多个其它物种特征的影响而产生的相互进化现象。自然 界中极少存在一对一协同进化的物种关系,各国学者对协同进化的研究普 遍倾向于扩散协同进化。
2.4 化学信息
（ ） 实 验 结 果
2.4 化学信息
• （4）配制合适的引诱剂，引诱实际效果
3 昆虫取食与植物的防御
• 在昆虫与植物协同进化过程中，它们之间产生了一 种微妙而又复杂的关系——道高一尺，魔高一丈。
3.1 植物对昆虫的化学防御
（1）组成型防御
• 不管昆虫取食与否, 植物体内均保持一定数量的防御物质, 不 因昆虫取食而增加, 但也并非遍株分布、一直不变。
• 榕属，隐头花序，依靠榕小蜂进入花序传粉 传粉榕小蜂，在雌花中产卵，虫瘿，其幼虫 唯一栖息场所和食物来源，典型互利共生体
• Wiebes(1979)通过对榕树及其传粉者的研究 指出, 全世界的榕树约有750种左右,每一种 榕树都专一性地由一种小蜂传粉, 而且每一 种小蜂通常只在其唯一的宿主榕树内生长繁 殖（一对一关系）。
两者关系已发展到一对一、不能互缺的高级阶段，在形态、 生理、行为方面已全面适应。
1.3 两者亲缘关系比较
• 通过榕属及其传粉小蜂的亲缘关系比较发现，当宿主亲缘关 系较近时，对应的传粉小蜂也具有较近的亲缘关系(Ramiraz, 1974; Wiebes, 1979)。
1.4 榕树–传粉小蜂的非一对一关系
• 1980年Janzen给协同进化下了一个严格的定义：一个物种的 个体行为受另一个物种的个体行为影响而产生的两个物种在 进化过程中发生的变化。
• 三个特性：特殊性，相互性，同时性。
1.2 榕树–传粉小蜂共生体系的一对一关系
榕树–传粉小蜂共生体系如此长期稳定存在 与它们间许多高度适应的特征分不开。
• 蛾趋向平置或下坠的花 ,蝶类喜欢 挺起的花
多样性的昆虫与花结构多样性相互选择，互为适应，是对偶 性传粉的又一原因。
2.3 花蜜腺的位置
• 不同植物的蜜腺在花上着生部位不同，与花的其它形态相配 合就与传粉昆虫的类型形成一定的相关性。
• 毛茛的蜜腺外露花瓣基部, 可使蚂蚁、甲虫、 苍蝇、蜜蜂等在取食花蜜时为其传粉。
2 虫媒植物吸引昆虫传粉的策略
2.1 花的颜色 • 大都具有色彩鲜艳的花, 其中以红、黄、白三色最常见。 • 不同类型的传粉昆虫对颜色的辨认能力偏好程度不同，如
蝶类
甲虫
蛾类
蜜蜂
• 在北半球, 植物的花往往是黄、白、紫色或蓝色（蜂类）；
而在靠近热带和亚热带的地方却常为鲜红色（蝶类）。
2.1 花的颜色与昆虫演变相互适应
• 较原始的如木兰属颜色较淡 甲虫类
• 独活属、冬青属等花色浅而无光彩 蝇类
• 蜂类 花的颜色趋于鲜艳（偏黄色和蓝色） • 花的颜色和昆虫的视觉相互选择，互相适应,
导致对偶性传粉的出现。
2.2 花的结构
不同形态的花拥有不同类型的传粉昆虫。 • 如蝇类和蛾 、 蝶类等选择辐射对称的花
• 蜂类选择辐射对称和左右对称的花