利用3D打印假花验证植物的花特征演化

论文摘要

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(P<0.01)和访花次数(P<0.01)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(P<0.05)和访花次数(P<0.05)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。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
•   1.1 3D打印技术概述
•   1.2 植物的花特征演化
•     1.2.1 花大小演化
•     1.2.2 花对称性演化
•     1.2.3 花色演化
•     1.2.4 花气味演化
•     1.2.5 花展示演化
•     1.2.6 花报酬演化
•   1.3 3D打印技术在植物花特征演化研究中的应用
•   1.4 研究目的与意义
• 第二章 熊蜂对不同形态单花的访问偏好分析
•   2.1 实验材料
•     2.1.1 熊蜂
•     2.1.2 3D打印的花
•   2.2 实验装置
•   2.3 实验方法
•     2.3.1 训练阶段
•     2.3.2 实验阶段
•     2.3.3 数据分析
•   2.4 实验结果
•     2.4.1 花大小实验
•       2.4.1.1 第一次访问偏好
•       2.4.1.2 第一次访花时间
•       2.4.1.3 访花次数
•     2.4.2 花对称性实验
•       2.4.2.1 第一次访问偏好
•       2.4.2.2 第一次访花时间
•       2.4.2.3 访花次数
•   2.5 讨论
• 第三章 熊蜂对不同花序的访问偏好分析
•   3.1 实验材料
•     3.1.1 熊蜂
•     3.1.2 花序
•   3.2 实验装置
•   3.3 实验方法
•     3.3.1 训练阶段
•     3.3.2 实验阶段
•     3.3.3 数据分析
•   3.4 实验结果
•     3.4.1 第一次访问偏好
•     3.4.2 总访花时间
•     3.4.3 访花个数
•     3.4.4 单花访问时间随访花次序的变化趋势
•     3.4.5 对称方式和访花次序对熊蜂单花访问时间的影响
•   3.5 讨论
• 第四章 熊蜂对不同形态单花的访花恒定性分析
•   4.1 实验材料
•   4.2 实验装置
•   4.3 实验方法
•     4.3.1 训练阶段
•     4.3.2 实验阶段
•   4.4 实验结果
•     4.4.1 花大小实验
•       4.4.1.1 熊蜂的访花恒定性（不同大小的两侧对称花）
•       4.4.1.2 熊蜂的访花恒定性（不同大小的辐射对称花）
•       4.4.1.3 访花次序对访花恒定性的影响（不同大小的两侧对称花）
•       4.4.1.4 访花次序对访花恒定性的影响（不同大小的辐射对称花）
•     4.4.2 花对称性实验
•       4.4.2.1 熊蜂的访花恒定性（不同对称方式的大花）
•       4.4.2.2 熊蜂的访花恒定性（不同对称方式的小花）
•       4.4.2.3 访花次序对访花恒定性的影响（不同对称方式的大花）
•       4.4.2.4 访花次序对访花恒定性的影响（不同对称方式的小花）
•   4.5 讨论
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王力平

导师: 段元文,和兆荣

关键词: 打印,花特征演化,熊蜂,访问偏好,访花恒定性

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 生物学,计算机软件及计算机应用

单位: 云南大学

分类号: Q944;TP391.73

总页数: 61

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