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自然界中，大部分植物通過開花結果、產(chǎn)生種子來繁衍后代，種子靠風、水、動物等傳播到遠方。但也有少數(shù)植物失去了這種有性繁殖的能力，只能通過無性繁殖——比如通過珠芽來“復制”自己。然而，這些克隆后代往往只能落在母株附近，面臨生存空間和資源競爭的壓力。那么，這些植物如何突破這種“走不遠”的困境呢?

黑珠芽薯蕷(Dioscorea melanophyma)是一種分布于中國西南山區(qū)多年生藤本植物。這一物種就面臨著有性繁殖丟失的情況，僅依靠珠芽繁殖的情況。有趣的是，它的珠芽黝黑光亮，形態(tài)上與黑色漿果高度相似，甚至在標本中常被誤判為果實。對此，我們猜測，珠芽是否通過模擬黑色漿果，以達到其被遠距離傳播的目的。

為驗證這一猜想，中國科學院昆明植物研究所陳高研究團隊開展了系統(tǒng)研究。通過對比珠芽與多種同域漿果的外形特征，發(fā)現(xiàn)這種珠芽的大小變化范圍很廣，能模仿多種漿果的尺寸，吸引不同體型的鳥類。更重要的是，在鳥類的視覺模型下，珠芽的反射光譜與黑色漿果幾乎完全重疊——也就是說，在鳥看來，這就是漿果。掃描電子顯微鏡和化學分析進一步表明，珠芽表面的黑色來源于單層表皮細胞中的木樨黃定(luteolinidin)。

圖1A-B珠芽與相似的漿果;C黑珠芽薯蕷在薯蕷屬系統(tǒng)發(fā)育樹中的位置;D-F珠芽表皮結構與色素;G-I珠芽對漿果的模擬。

為求證珠芽的訪問者，研究團隊通過觸發(fā)式紅外相機進行了長達3年的野外監(jiān)測。結果記錄到22種雀形目鳥類對珠芽進行訪問，黃臀鵯(Pycnonotus xanthorrhous)是其中最常見的。鳥類訪問具有明顯的季節(jié)性，主要發(fā)生在10月至次年2月。在天然漿果稀缺的季節(jié)，珠芽通過“替代效應”成功吸引鳥類關注，但移除率并不高(4.91%)。同時，實驗室實驗也表明，鳥類會在食物稀缺時主動取食珠芽，當漿果豐富時仍會優(yōu)先選擇漿果。

為評估珠芽經(jīng)鳥類消化后的存活能力，團隊通過飼喂實驗發(fā)現(xiàn)，珠芽在鳥類消化道中的平均滯留時間為24.30±8.94分鐘，且消化率極低(僅0.96%)，絕大部分珠芽能被完整排出。播種實驗進一步證明，經(jīng)鳥類消化后的珠芽發(fā)芽率(86.50%)與未消化的對照組(92.06%)無顯著差異，表明其活力未受影響。

另外，研究團隊通過數(shù)學模型推算出，鳥類擴散珠芽的距離中位數(shù)約為230米，最遠可實現(xiàn)750米以上的長距離擴散。這一距離不亞于某些鳥類傳播的真正漿果植物，完全打破了無性繁殖“走不遠”的困境。

圖2A-C、E紅外相機記錄下的珠芽被訪問的時間規(guī)律與訪問者組成;D實驗室環(huán)境下鳥類對珠芽與漿果的選擇實驗;F-G數(shù)學模型中珠芽的擴散距離。

該研究首次報道了無性繁殖結構通過貝氏擬態(tài)實現(xiàn)鳥類介導的內源性傳播(endozoochory)，揭示了無性植物突破擴散瓶頸的全新演化路徑：當有性繁殖喪失導致無法通過果實獎勵吸引傳播者時，無性繁殖結構可通過感官欺騙，利用植物-食果鳥之間的“信號-獎勵”關聯(lián)，實現(xiàn)生態(tài)意義上的有效擴散。這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解無性植物的適應進化提供了全新視角，也豐富了貝氏擬態(tài)的生態(tài)內涵，為研究物種繁殖策略的多樣性與適應性打開了新的窗口。

該工作以Berry Batesian mimicry enables bird dispersal of asexual bulbils in a yam為題發(fā)表在國際知名期刊PNAS上。中國科學院昆明植物研究所博士研究生陳直和英國杜倫大學Guillaume Chomicki教授為論文共同第一作者，陳高研究員和Guillaume Chomicki為共同通訊作者，博士后李英和彭惺蓉副研究員參與了該項工作。上述研究工作得到了中國國家重點研發(fā)計劃(2024YFF1306700)、國家自然科學基金(32371564)，以及云南省基礎研究重點項目(202301AS070001)的資助。