The great taxonomic diversity of the Orchidaceae is often attributed to adaptive radiation for specific pollinators driven by selection for outcrossing. However, when one looks beyond the product to the process, the evidence for selection is less than overwhelming. We explore this problem by discussing relevant aspects of orchid biology and asking which aspects of reproduction explain the intricate pollination mechanisms and diversification of this family. We reaffirm that orchids are primarily pollination limited, the severity of which is affected by resource constraints. Fruit set is higher in temperate than in tropical species, and in species which offer pollinator rewards than those that do not. Reproductive success is skewed towards few individuals in a population and effective population sizes are often small. Population structure, reproductive success and gene flow among populations suggest that in many situations genetic drift may be as important as selection in fostering genetic and morphological variation in this family. Although there is some evidence for a gradualist model of evolutionary change, we believe that the great diversity in this family is largely a consequence of sequential and rapid interplay between drift and natural selection.

Summary ⍰ Orchids constitute one of the most spectacular radiations of flowering plants. However, their geographical origin, historical spread across the globe, and hotspots of speciation remain uncertain due to the lack of a broad phylogenomic framework. ⍰ We present a new Orchidaceae phylogeny based on high-throughput and Sanger sequencing datasets, covering all five subfamilies, 17/22 tribes, 40/49 subtribes, 285/736 genera, and ∼7% (1,921) of the currently 29,524 accepted species. We then use it to infer geographic range evolution, diversity, and speciation patterns by adding curated geographical distribution data through the World Checklist of Vascular Plants. ⍰ Orchid’s most recent common ancestor is traced back to the Late Cretaceous in Laurasia. The modern Southeast Asian range of subfamily Apostasioideae is interpreted as relictual, matching the history of numerous clades that went extinct at higher latitudes following the global climate cooled during the Oligocene. Despite their ancient origins, modern orchid species’ diversity mainly originated over the last 5 Ma, with the fastest speciation rates found in south-eastern Central America. ⍰ Our results substantially alter our understanding of the geographic origin of orchids, previously proposed as Australian, and further pinpoint the role of Central American as a region of recent and explosive speciation.

ABSTRACT Natural pollination of species belonging to the pantropical orchid genus Vanilla remains poorly understood. Based on sporadic records, euglossine bees have been observed visiting flowers of Neotropical Vanilla species. Our research aimed at better understanding the pollinator attraction mechanism of the Neotropical species Vanilla pompona , a crop wild relative with valuable traits for vanilla crop improvement programs. Using video footage, we identified floral visitors and examined their behavior. The flowers of V. pompona attracted Eulaema cingulata males, which distinctively displayed two behaviors: floral scent collection and nectar search; with the latter leading to pollen removal. Morphological measurements of floral and visitor traits showed that other Eulaema species may also act as potential pollinators. Additionally, we recorded natural fruit set in three populations and over a period of two years, tested for nectar presence and analyzed floral fragrances through gas chromatography - mass spectrometry. We observed a low natural fruit set (2.42%) and did not detect nectar. Twenty floral volatile compounds were identified, with the dominant compound trans-carvone oxide previously found to attract Eulaema cingulata males. We hypothesize a dual attraction of Eulaema cingulata males to V. pompona flowers, based on floral fragrance reward as the primary long-distance attraction, and food deception for successful pollen removal. Further research confirming this hypothesis is recommended to develop appropriate conservation policies for Vanilla crop wild relatives, which are the primary reserves of this crop’s genetic variation.

Establishment of new populations is contingent on overcoming abiotic and biotic barriers. While this applies to all species, these hurdles are at the forefront of invasion biology where prediction, prevention, eradication, and control strategies depend on an understanding and exploitation of barriers to establishment and spread. Arundina graminifolia and Dendrobium crumenatum are two invasive orchids spreading throughout Puerto Rico. Current records on their distributions across the island are sparse, and their interactions with the surrounding ecosystem are unknown. Through a direct population survey of all known localities, we identified a new, acquired enemy of both orchids: the orchid-specialist weevil, Stethobaris polita. In this study, we used niche modelling to identify suitable habitats for each orchid on the island and map their current distributions and interactions with S. polita, along with their distributions in the most extreme climate scenario in 2050, in order to contextualize projected patterns of establishment on the island. Our findings show that D. crumenatum flourishes in urban environments which also provide refugia from S. polita. In contrast, there is currently no refugia for A. graminifolia from S. polita attack, as it is more sensitive to the same climatic variables as S. polita. Furthermore, projections into the most extreme climate scenario suggests Puerto Rico will be unsuitable for A. graminifolia and S. politas survival, and become less suitable for D. crumenatum, by 2050.