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被子植物早期分支与传粉昆虫协同演化研究获进展

被子植物早期分支与传粉昆虫协同演化研究获进展

  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”。

  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,幸运28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。

  “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;而幸运28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。

  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。

  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。

  (原载于《中国科学报》 2018-01-15 第5版 创新周刊)