J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y F l y a s p o l l i n a t o r i n C a r a l l u m a u m b e l l a t a H a w . ( A s c l e p i a d a c e a e ) f o u n d i n t h e P a c h a m a l a i h i l l s , E a s t e r n G h a t s , T a m i l N a d u . K e y w o r d s : C a r a l l u m a u m b e l l a t a , h o u s e f l y , p o l l i n a t i o n . A B S T R A C T : P o l l i n a t i o n s t u d i e s h a v e b e e n d o n e i n t h e C a r a l l u m a u m b e l l a t a , a m e m b e r o f A s c l e p i a d a c e a e f o u n d i n t h e P a c h a m a l a i h i l l s o f T a m i l N a d u . T h e h i l l s l i e b e t w e e n l a t i t u d e s 1 1 ° 0 9 ' 0 0 " t o 1 1 ° 2 7 ' 0 0 " N a n d l o n g i t u d e s 7 8 ° 2 8 ' 0 0 " t o 7 8 ° 4 9 ' 0 0 " E . T h e s t u d i e s w e r e c a r r i e d o u t b e t w e e n A p r i l 2 0 0 6 a n d A p r i l 2 0 0 8 . T h e m a i n s c o p e o f t h e w o r k w a s t o i n v e s t i g a t e t h e p o l l i n a t i o n o f t h e C . u m b e l l a t a . P o l l i n a t o r c a p t u r e s w e r e c a r r i e d o u t b y ( 1 ) s t a l k i n g n e a r p l a n t s v i s u a l l y s e a r c h i n g f o r a r r i v a l o f p r o b a b l e p o l l i n a t o r s a n d ( 2 ) r a n d o m c a p t u r e s i n t h e s a m p l i n g a r e a . T h e p h e n o l o g y o f f l o w e r i n g i s s t a r t i n g i n t h e m o n t h o f F e b r u a r y a n d e x t e n d e d u p t o A p r i l . T h e f r u i t s e t i s s t a r t i n g i n t h e m o n t h o f J u n e o n w a r d s . T h e p o l l i n a t i o n i n t h e C . u m b e l l a t a i s m a i n l y d o n e b y h o u s e f l y . A f l e s h y o d o u r i s p r o d u c e d d u r i n g t h e p e a k f l o w e r i n g s e a s o n . T h i s o d o u r i n g a t t r a c t s t h e p o l l i n a t o r t o w a r d s t h e f l o w e r s . T h e a c t i v i t y o f t h e p o l l i n a t o r i s a l m o s t p e a k d u r i n g 1 4 : 1 5 h r s t o 1 7 : 3 0 h r s . T h e t i m e d u r a t i o n o f t h e f l y r e t a i n i n g i n t h e f l o w e r i s v a r i e d f r o m f e w m i n u t e s t o 2 5 m i n u t e s . T h e a v e r a g e t i m e o f t h e f l y v i s i t i n g t h e f l o w e r i s 8 . 2 9 ± 7 . 9 8 m i n u t e s . 4 0 3 - 4 0 7 | J R B | 2 0 1 1 | V o l 1 | N o 6 © F i c u s P u b l i s h e r s . T h i s O p e n A c c e s s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n , a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . S u b m i t Y o u r M a n u s c r i p t w w w . f i c u s p u b l i s h e r s . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m J o u r n a l o f R e s e a r c h i n b i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O p e n A c c e s s O n l i n e R e s e a r c h J o u r n a l A u t h o r s : A n b u r a j a V 1 , N a n d a g o p a l a n V 2 a n d P r a k a s h S 3 . I n s t i t u t i o n : 1 – 2 P G a n d R e s e a r c h D e p a r t m e n t o f B o t a n y , N a t i o n a l C o l l e g e , T i r u c h i r a p p a l l i – 6 2 0 0 0 1 . 3 P o s t D o c t o r a l S c h o l a r , V O L C A N I C e n t r e , I s r a e l . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : N a n d a g o p a l a n V E m a i l : t v n 1 3 5 @ y a h o o . c o . i n W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / D o c u m e n t s / R A 0 1 0 1 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 0 9 S e p 2 0 1 1 / A c c e p t e d : 1 6 S e p 2 0 1 1 / P u b l i s h e d : 1 2 O c t 2 0 1 1 A r t i c l e C i t a t i o n : A n b u r a j a V , N a n d a g o p a l a n V a n d P r a k a s h S . F l y a s p o l l i n a t o r i n C a r a l l u m a u m b e l l a t a H a w . ( A s c l e p i a d a c e a e ) f o u n d i n t h e P a c h a m a l a i h i l l s , E a s t e r n G h a t s , T a m i l N a d u . J o u r n a l o f r e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 0 3 - 4 0 7 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l O n l i n e O p e n A c c e s s P u b l i c a t i o n g r o u p O r i g i n a l R e s e a r c h P a p e r

I N T R O D U C T I O N P l a n t - a n i m a l p o l l i n a t i o n r e l a t i o n s h i p s h a v e h e l d t h e i n t e r e s t o f s c h o l a r s s i n c e t h e l a t e 1 8 t h c e n t u r y ( S p r e n g e l , 1 7 9 3 ) a n d p l a y e d a n i m p o r t a n t r o l e i n s h a p i n g e a r l y i d e a s a b o u t n a t u r a l s e l e c t i o n ( D a r w i n , 1 8 8 0 ) . T h e d i c o t y l e d o n o u s p l a n t C a r a l l u m a u m b e l l a t a b e l o n g s t o t h e f a m i l y A s c l e p i a d a c e a e . I t i s o t h e r w i s e k n o w n a s t h e ‘ m i l k w e e d s ’ , a r g u a b l y o n e o f t h e m o s t h i g h l y e v o l v e d o f a l l d i c o t y l e d o n f a m i l i e s , r i v a l i n g t h e m o n o c o t y l e d o n o u s O r c h i d a c e a e i n f l o r a l c o m p l e x i t y . A s i n m a n y o r c h i d s , a s c l e p i a d p o l l e n i s u s u a l l y p r e s e n t e d f o r a p o l l i n a t o r a s a c o h e r e n t m a s s k n o w n a s p o l l i n i u m . S p e c i a l i z e d t r a n s p o r t a t i o n d e v i c e s c a l l e d t r a n s l a t o r s h a v e e v o l v e d t o p r o v i d e a t t a c h m e n t o f p o l l e n t o t h e p o l l i n a t o r , w h i l s t p o l l i n a t i o n i s u s u a l l y b r o u g h t a b o u t b y i n s e r t i o n o f t h e p o l l i n i u m i n t o m o d i f i e d a n t h e r o r g a n s . F r o m t h i s b a s i c g r o u n d p l a n , a r a n g e o f f l o r a l f o r m s h a s e v o l v e d . A n o v e r v i e w o f t h e m o r p h o l o g i c a l a s p e c t s o f a s c l e p i a d p o l l i n a t i o n i s g i v e n b y K u n z e ( 1 9 9 5 ) h a s p r o p o s e d a m o d e l o f a s c l e p i a d f l o r a l e v o l u t i o n . T h i s p a p e r e m p h a s i z e s t h e u b i q u i t y o f t h e f l y - p o l l i n a t i o n i n C . u m b e l l a t a . M A T E R A I L A S A N D M E T H O D S S t u d y a r e a P a c h a m a l a i h i l l i s s i t u a t e d i n t h e t w o d i s t r i c t s o f S a l e m a n d T r i c h y o f T a m i l N a d u . T h e h i l l s l i e b e t w e e n l a t i t u d e s 1 1 ° 0 9 ' 0 0 " t o 1 1 ° 2 7 ' 0 0 " N a n d l o n g i t u d e s 7 8 ° 2 8 ' 0 0 " t o 7 8 ° 4 9 ' 0 0 " E . T h e t o t a l g e o g r a p h i c a l a r e a i s 1 4 , 1 2 2 s q . k m . A S u b - t r o p i c a l c l i m a t e p r e v a i l s w i t h a m a x i m u m t e m p e r a t u r e r a n g i n g f r o m 2 3 ° C t o 3 1 ° C , a n d a m i n i m u m t e m p e r a t u r e r a n g i n g f r o m 1 2 ° C t o 1 8 ° C . T h e a n n u a l r a i n f a l l v a r i e s w i t h y e a r s a n d t h e m a x i m u m r a i n f a l l i s 1 2 5 0 m m . T h e t o t a l a r e a o f P a c h a m a l a i i s 1 4 , 1 2 1 h a . T h e f o r e s t s o c c u p y 3 8 0 6 . 9 2 h a . ( 2 6 . 9 6 % ) . M a t e r i a l C a r a l l u m a u m b e l l a t a i s a n e r e c t s u c c u l e n t h e r b . T h e s t e m a n d b r a n c h e s a r e a n g l e s a n d c o n t a i n w a t e r y l a t e x . L e a v e s a r e c a d u c o u s a n d l e a v i n g s p i n e l i k e s c a r s o n t h e a n g l e s . I t p r o d u c e s i n f l o r e s c e n c e i n t h e t e r m i n a l p a r t o f t h e b r a n c h e s . T h e p e d u n c l e i s s t o u t a n d s h o r t ( 1 c m ) . F l o w e r s a r e m o s t l y s o l i t a r y a n d s o m e t i m e s p a i r e d . T h e l e n g t h o f t h e p e d i c e l i s u p t o 3 . 5 c m . C a l y x i s 5 - 7 l o b e d a n d s u b e q u a l . C a l y x i s l a n c e o l a t e i n s h a p e a n d t h i c k . C o r o l l a i s p u r p l i s h b r o w n w i t h y e l l o w b a n d s . P o l l i n i a l b a g s a r e m i n u t e . R e c e p t a c l e f o u n d . O v a r i e s i n t w o n u m b e r b u t s o m e t i m e s t h r e e . T h e s h a p e o f t h e s e e d s i s o b l o n g a n d o b t u s e i n t h e e n d s w i t h s i l k y – w h i t e c o m a . M e t h o d s F i e l d w o r k w a s c a r r i e d o u t f r o m A p r i l 2 0 0 6 t o A p r i l 2 0 0 8 . M o s t o f t h e o b s e r v a t i o n s w e r e d i u r n a l , w i t h l i m i t e d n o c t u r n a l s u r v e i l l a n c e . S i n c e t h e m a i n s c o p e o f t h e w o r k w a s t o i n v e s t i g a t e t h e p o l l i n a t i o n o f t h e C . u m b e l l a t a . P o l l i n a t o r c a p t u r e s w e r e c a r r i e d o u t b y f o l l o w i n g t w o t e c h n i q u e s : ( 1 ) s t a l k i n g n e a r p l a n t s v i s u a l l y s e a r c h i n g f o r a r r i v a l o f p r o b a b l e p o l l i n a t o r s , ( 2 ) r a n d o m c a p t u r e s i n t h e s a m p l i n g a r e a . C a p t u r e s w e r e d o n e w i t h a n e n t o m o l o g i c a l n e t a n d s p e c i m e n s w e r e k e p t s e p a r a t e l y i n p l a s t i c t e s t t u b e w i t h c o r k s h a v i n g i m b u e d w i t h e t h y l a c e t a t e u n t i l t h e y c o u l d b e d r y i n g p r e p a r e d f o r i d e n t i f i c a t i o n . T h e s t a n d a r d d e v i a t i o n s w e r e c a l c u l a t e d b y u s i n g M i c r o s o f t E x c e l P r o g r a m . P h o t o d o c u m e n t a t i o n w a s d o n e b y u s i n g C a n o n P o w e r S h o t A 5 5 0 , w i t h t h e 7 . 1 m e g a p i x e l s a n d u p t o 4 x o p t i c a l z o o m . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N : T h e a v e r a g e h e i g h t o f C . u m b e l l a t a s h o o t i s 3 2 . 6 8 ± 7 . 6 2 c m . A s i n g l e i n d i v i d u a l p l a n t c a n p r o d u c e s 2 . 9 1 ± 1 . 1 6 b r a n c h e s . T h u s t h e t o t a l p o p u l a t i o n o f t h e p l a n t c o n t a i n s 5 8 ± 1 0 . 1 4 e r e c t b r a n c h e s . A m o n g t h e s e b r a n c h e s o n l y 4 ± 2 . 1 9 b r a n c h e s a r e p r o d u c i n g t h e i n f l o r e s c e n c e . E v e n t h o u g h , o n l y 1 . 3 7 ± 0 . 9 1 b r a n c h e s a r e g e t t i n g m a t u r i t y . F r o m a s i n g l e i n f l o r e s c e n c e 5 9 . 4 2 ± 9 . 1 0 i n d i v i d u a l f l o w e r s a r e p r o d u c e d . T h e o p e n i n g o f t h e f l o w e r i s f r o m t h e b a s e t o t h e c e n t r e ( F i g u r e – 3 ) . O n l y 1 . 7 1 ± 0 . 7 5 f l o w e r s a r e p r o d u c i n g t h e p o d i n a n i n f l o r e s c e n c e a f t e r p o l l i n a t i o n . T h e f u l l y m a t u r e d p o d r e a c h e s t h e l e n g t h u p t o 1 5 ± 2 . 4 4 c m ( T a b l e ) . T h e p h e n o l o g y o f f l o w e r i n g i s s t a r t i n g i n t h e m o n t h o f F e b r u a r y a n d e x t e n d e d u p t o A p r i l . T h e f r u i t s e t i s s t a r t i n g i n t h e m o n t h o f J u n e o n w a r d s . T h e p o l l i n a t i o n i n t h e C . u m b e l l a t a i s m a i n l y d o n e b y h o u s e f l y ( F i g u r e – 4 ) . A f l e s h y o d o u r i s p r o d u c e d d u r i n g t h e p e a k f l o w e r i n g s e a s o n . T h i s o d o u r i n g a t t r a c t s t h e p o l l i n a t o r t o w a r d s t h e f l o w e r s . T h e c o m p l i c a t e d s t r u c t u r e o f t h e c o r o n a a n d r i g i d h a i r s o n t h e c o r o l l a e n a b l e f l i e s o n l y a l i m i t e d a c c e s s t o t h e n e c t a r g l a n d s . T h e y f u m b l e w i t h t h e p r o b o s c i s n e a r t h e s l o t s t o w a r d s t h e m o u t h o f t h e f l o w e r . D o i n g t h i s , t h e h a i r s o r b r i s t l e s o f t h e h e a d o r l e g s a r e o f t e n s t u c k i n t h e g u i d e r a i l s a n d o n l y o n e w a y i s p o s s i b l e u p w a r d s t o t h e e n d o f t h e s t a m i n a l o c k , w h i c h i s c o n n e c t e d t o t h e j a g o f t h e c o r p u s c u l u m o f t h e p o l l i n a r i u m . O n l y o n e f l y c a n b e a c c o m m o d a t e d a t a t i m e i n t h e f l o w e r . B u t , s o m e t i m e s a n o t h e r f l y c o m e s a n d s t r u g g l e w i t h t h e a l r e a d y e x i s t i n g f l y , t h e d o m i n a t i n g f l y i s r e t a i n i n g i n t h e f l o w e r . A f t e r g e t t i n g e n o u g h n e c t a r f r o m t h e 4 0 4 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 0 3 - 4 0 7 A n b u r a j a e t a l . , 2 0 1 1

f l o w e r , t h e f l y s t a r t t o g o a w a y f r o m t h e f l o w e r a n d t h e n o n l y t h e f l y c o m e s t o f e e l t h a t t h e i r m o u t h p a r t s a r e t r a p p e d i n t h e r e c e p t a c l e . A t t h i s t i m e , t h e f l y t r i e s t o e s c a p e f r o m t h e r e c e p t a c l e w i t h t h e i r f u l l f o r c e ; f i n a l l y i t p u l l s o u t t h e p o l l i n a l b a g s a n d c a r r i e s t o t h e n e x t f l o w e r . I f t h e f l i e s a r e t o o w e a k t o r e m o v e t h e p o l l i n a r i u m , t h e y r e m a i n t r a p p e d i n t h e f l o w e r . A t t h i s t i m e t h e w e a k f l i e s a r e h u n t e d b y t h e s p i d e r s ( F i g u r e – 5 ) . T h e p o l l i n a t o r i s t r a p p e d a g a i n a n d i f i t i s s t r o n g e n o u g h , i t f r e e s i t s e l f o r t e a r s o f f t h e r e m n a n t o f t h e p o l l i n a r i u m a t t h e t r a n s l a t o r a r m . I t c a n p o l l i n a t e a n o t h e r f l o w e r w i t h t h e r e m a i n i n g p o l l i n i u m . T h e p l a c e d p o l l i n i u m r e m a i n s i n t h e r e c e p t i v e a r e a o f t h e s t y l e . T h e a c t i v i t y o f t h e p o l l i n a t o r i s a l m o s t p e a k d u r i n g 1 4 : 1 5 h r s t o 1 7 : 3 0 h r s . T h e t i m e d u r a t i o n o f t h e f l y r e t a i n i n g i n t h e f l o w e r i s v a r i e d f r o m f e w m i n u t e s t o 2 5 m i n u t e s . T h e a v e r a g e t i m e o f t h e f l y v i s i t i n g t h e f l o w e r i s 8 . 2 9 ± 7 . 9 8 m i n u t e s . S i m i l a r r e s u l t s a r e o b t a i n e d i n s o m e B u l b o p h y l l u m s p e c i e s h a v e f l o w e r s t h a t a r e p o l l i n a t e d b y f l i e s b e l o n g i n g t o f o u r d i p t e r a n f a m i l i e s , C a l l i p h o r i d a e , L o n c h a e i d a e , M i l i c h i i d a e , a s w e l l a s T e p h r i t i d a e ( C h r i s t e n s e n , 1 9 9 4 ) . B u t t h e r e i s n o i n f o r m a t i o n a s t o t h e a c t u a l c h e m i c a l c o m p o n e n t ( s ) r e s p o n s i b l e f o r f l y a t t r a c t i o n . T h e f o r a l s t r u c t u r e o f t h e A s c l e p i a d a c e a e h a s l e a d t o h i g h l y s p e c i a l i z e d i n s e c t p o l l i n a t i o n t h a t p r o m o t e s o u t b r e e d i n g ( W y a t t a n d B r o y l e s , 1 9 9 4 ) . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t a l l t h e D i p t e r a f a m i l i e s i n v o l v e d i n p o l l i n a t i o n h a v e a b i o l o g y l i n k e d t o d e c a y i n g o r g a n i c m a t t e r s a n d t h e r e f o r e C a r a l l u m a e u r o p a e a f a l l s w i t h i n t h e s a p r o m y i o p h i l o u s p o l l i n a t i o n s y n d r o m e . A c c o r d i n g t o D o b s o n ( D o b s o n . 2 0 0 6 ) a s i n g l e f l y s p e c i e s m a y v i s i t d i s t i n c t f l o w e r s f o r d i f f e r e n t p u r p o s e s ( i . e . f o o d v e r s u s o v i p o s i t i o n ) a n d t h e r e f o r e p o l l i n a t e f l o w e r s . I n p a r t i c u l a r f l i e s p r e f e r y e l l o w i n t h e p r e s e n c e o f s w e e t s c e n t s , w h i c h s i g n a l f o o d s o u r c e s , a n d b r o w n p u r p l e i n t h e p r e s e n c e o f o d o r o f e x c r e m e n t s , w h i c h i n d i c a t e e g g - l a y i n g s i t e s . F l o w e r s o f C . e u r o p a e a a r e b r o w n - p u r p l e w i t h y e l l o w s t r i p e s , t h e y c o n t a i n c o m p o u n d s w i t h b o t h s w e e t o d o r s a n d c o m p o u n d s f o u n d i n e x c r e m e n t s , a n d i n t h i s w a y t h e y m a y m i m i c b o t h f o o d r e s o u r c e s a n d o v i p o s i t i o n s i t e s t h u s a u g m e n t i n g t h e s p e c t r u m o f p o t e n t i a l p o l l i n a t o r s . F l o w e r s i n t a x a o f t h e g e n u s C a r a l l u m a s h o w d e c a y i n g o r g a n i c m a t t e r o d o u r s , l i k e C . a r a c h n o i d e a w i t h s c e n t s o f r o t t i n g f r u i t s a n d a r e p o l l i n a t e d b y s m a l l D r o s o p h i l i d a e o r M i l i c h i i d a e , w h i l e t h e f l o r a l o d o u r o f D e s m i d o r c h i s f l a v a c a n b e d e s c r i b e d a s r e m i n i s c e n t o f d e c a y i n g u r i n e o r p u n g e n t a n d r u i n o u s a n d C o l e o p t e r a ( D e r m e s t i d a e ) h a v e b e e n r e c o r d e d a s f l o w e r v i s i t o r s , a l t h o u g h i t h a s n o t b e e n d e t e r m i n e d w h e t h e r t h e y r e a l l y a c t a s p o l l i n a t o r s ( J u r g e n s e t a l . , 2 0 0 6 ) . C O N C L U S I O N T h e f l o w e r i n g o f C a r a l l u m a u m b e l l a t a i s p e a k d u r i n g t h e m o n t h s F e b r u a r y a n d A p r i l . T h e p o l l i n a t i o n i n t h e C . u m b e l l a t a i s m a i n l y d o n e b y h o u s e f l y . A f l e s h y o d o u r i s p r o d u c e d d u r i n g t h e p e a k f l o w e r i n g s e a s o n . T h i s o d o u r i n g a t t r a c t s t h e p o l l i n a t o r t o w a r d s t h e f l o w e r s . A f t e r g e t t i n g e n o u g h n e c t a r f r o m t h e f l o w e r , t h e f l y t r i e s t o e s c a p e f r o m t h e r e c e p t a c l e w i t h t h e i r f u l l f o r c e a n d a t t h e s a m e t i m e i t a l s o p u l l s o u t t h e p o l l i n a l b a g s a n d c a r r i e s t o t h e n e x t f l o w e r . I f t h e f l i e s a r e t o o w e a k t o r e m o v e t h e p o l l i n a r i u m , t h e y r e m a i n t r a p p e d i n t h e f l o w e r a n d h u n t e d b y t h e s p i d e r s . J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 1 ) 6 : 4 0 3 - 4 0 7 4 0 5 A n b u r a j a e t a l . , 2 0 1 1 S . N o P a r a m e t e r O b s e r v a t i o n s 1 H e i g h t o f t h e P l a n t ( c m ) 3 2 . 6 8 ± 7 . 6 2 2 N u m b e r o f B r a n c h e s i n a n I n d i v i d u a l 2 . 9 1 ± 1 . 1 6 3 N u m b e r o f B r a n c h e s B r a n c h i n a P o p u l a t i o n 5 8 ± 1 0 . 1 4 4 N u m b e r o f B r a n c h i n i t i a t i n g i n f l o r e s c e n c e 4 ± 2 . 1 9 5 N u m b e r o f i n f l o r e s c e n c e M a t u r e d 1 . 3 7 ± 0 . 9 1 6 N u m b e r o f f l o w e r s i n i n f l o r e s c e n c e 5 9 . 4 2 ± 9 . 1 0 7 N u m b e r o f P o d P r o d u c e d P e r F l o w e r 1 . 7 1 ± 0 . 7 5 8 P o d L e n g t h ( c m ) 1 5 ± 2 . 4 4 T A B L E : V e g e t a t i v e a n d F l o w e r i n g c h a r a c t e r i s t i c s o f C . u m b e l l a t a .