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原标题:静子花实际不是花萼和花瓣还没分裂,通过分裂

浏览次数:132 时间:2019-11-02

被子植物起源于三叠纪晚期瑞替期

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被子植物的化石在白垩纪爆发性地大量出现,被达尔文称为“讨厌之谜(abominable mystery)”。如今,被子植物约35万种,在生态系统中占有绝对优势。传粉昆虫的多样化可能是促进被子植物大爆发的原因之一,化石证据显示被子植物在白垩纪早期已由昆虫传粉为主。目前,依据化石观察的结果与理论推测后,被广泛接受的假说是“被子植物早期具有泛化的传粉者,进而形成泛化的传粉系统”。

科技日报昆明5月7日电 被子植物的崛起重塑了生态系统格局,其起源和早期快速演化问题被达尔文称为“恼人之谜”,是植物学皇冠上的璀璨明珠。为解开这一谜题,中科院昆明植物研究所进行国际合作协同攻关,开展了迄今为止科级水平最广泛取样的被子植物系统发育基因组学研究,并取得重要进展。研究成果6日在国际植物学期刊《自然·植物》上在线发表。

缅甸琥珀中的静子花

中科院华南植物园罗世孝博士及其合作者,多年来一直追踪被子植物早期分支中最大的家族——五味子科植物与瘿蚊隐秘关系。他们通过电镜扫描、昆虫的形态与DNA条形码鉴定等手段,近期首次从物种、群落和系统发育水平揭示了被子植物第一个专性共生传粉系统(五味子科植物与传粉瘿蚊共生系统)及其演化与维持机制。

达尔文以后的140年间,被子植物的起源与早期演化一直是植物学、古生物学和进化生物学研究中的热点问题。近10年来,通过分化钟估算的被子植物起源时间大多指向侏罗纪甚至三叠纪,但古生物学公认的被子植物冠群最早的化石仅发现于早白垩纪,这一问题仍然悬而未决。

古老且微小的静子花

“被子植物早期分支与传粉昆虫之间的关系太隐秘,现存被子植物早期分化的类群科多种少,研究对象的物种多样性受限;而且五味子科主要分布于热带亚洲,且以夜晚开花为主,开展野外研究非常困难。”罗世孝在野外观察过程中发现相关文献与书籍对五味子科这一类早期分化的植物的传粉与繁殖了解甚微,他觉得五味子科那只在夜幕下悄悄开放的花里一定藏着一个大自然不想直白告诉人类的秘密。

昆明植物研究所李德铢研究员带领的研究团队依托国家重大科技基础设施“中国西南野生生物种质资源库”,通过跨越五大洲的国际合作和协同攻关,选择被子植物全部64个目,涵盖85%现存科的2351个代表种,以裸子植物163种作为外类群,利用2881个质体基因组的80个基因,重建了被子植物高分辨率的质体基因组系统发育树,估算了被子植物科级以上主要分支的分化时间。

静子花(Lijinganthus revoluta)是以女诗人李静的名字命名的。它安静地躺在一块约9 900万年前的缅甸琥珀中。这块淡黄色的琥珀只有手指头大小,清亮透彻,静子花的一切细节都栩栩如生地保存下来。

加拿大pc28,至于为什么以五味子科植物为模式,他说,以东南亚为分布中心的五味子科是被子植物早期分支物种最丰富的陆生类群,约100种,其花的形态、颜色及性系统的多样性为我们研究被子植物早期分支与传粉者之间相互关系的起源与演化提供了理想的模式。

研究表明,被子植物起源于三叠纪晚期的瑞替期,明显早于确切的被子植物冠群最早化石年龄,并据此首次提出了被子植物化石记录与分子钟推算时间之间的“侏罗纪空缺”。此外,核心被子植物五大分支,即金粟兰目、木兰类、单子叶植物、金鱼藻目和真双子叶植物之间的关系仍然没有完全解析,暗示在被子植物早期分化阶段可能发生了辐射分化,或许发生了一定规模的灭绝事件,由此产生了令人困惑的“达尔文之谜”。自三叠纪晚期到晚白垩纪,被子植物的兴起、分化并逐渐取代裸子植物在陆表植物中占据主导地位,极大地影响了昆虫、两栖动物、哺乳动物、蕨类植物,以及许多其它生物类群的多样化进程。

静子花很小,直径只有约6毫米;花底部有一个细长的柄;花柄的尽头是5片小小的相互分离的萼片,接着是5片分离、背卷的薄如蝉翼的花瓣,再往上是几枚长在细长的花丝顶端、已经散尽花粉的花药,中央是1枚由3个心皮愈合而成的雌蕊;雌蕊的底部有蜜盘,花丝就着生在这个蜜盘上。幸运的是,散落的花粉并没有走远,至少有800多粒三沟型花粉围绕在花朵周围。多么美丽雅致的一朵花啊!

科学家们发现地球上现存被子植物早期分支物种主要由产卵的昆虫传粉,相互之间形成了特殊的共生关系,而非具有“泛化的传粉者”。这一类传粉者有两个明显的优势:没有花粉会被取食;雌性的草食昆虫为了后代发育更忠诚于同一物种的花。因此在植物与传粉者之间形成的往往是更加专性的相互关系。这一新的发现对传统的假说提出了挑战,将为今后研究和理解被子植物早期演化及与传粉者相互关系打开一个新的窗口。

发表于1998年的被子植物系统发育研究组系统是概要树,而此项新研究建立了被子植物基于质体基因组超级矩阵大数据和全面取样的真实树,它确认了被子植物八大主干支和22个分支的系统框架,有望全面更新旧有系统,它在科级水平上,揭示了41个科不同的系统位置,解决了10个科尚待解决的系统位置问题。

静子花具有被子植物中典型花朵的所有器官,包括花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊,这样的花在植物学中被称为“完全花”。按照目前人们对植物的认识,静子花属于被子植物中最大的类群——真双子叶植物,大约70%的被子植物种类都属于这个类群。更为重要的是,静子花并不是花萼和花瓣还未分化,或者虽然分化了但是排列不整齐的、比较原始的基部双子叶植物,而是属于核心真双子叶植物中的五瓣花类。

(原载于《中国科学报》 2018-01-15 第5版 创新周刊)

为达尔文纾困解忧

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