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照镜子的花蕊

刘光裕发表于2014年12月01日22:09:31 | 植物知识 | 标签(tags):花蕊 照镜子 镜像花柱

看看这张照片,你能发现什么奇特的现象吗?(淡?#32622;?#33507;苔自交不亲和)(文献图)

植物虽然不会动,但你若是细细观察的话,植物的故事也是非常神奇滴。细细看上面这幅图,你能发现什么有趣的现象吗?没错,图中四朵花的花蕊以中线?#35782;?#31216;排列,非常有意思。

该植物名为淡?#31181;?#27611;苣苔(Paraboea rufescens),生长在西双版纳石灰山喀斯特岩石之上,是喀斯特山地上较为常见的植物之一。它的生命极为顽强,不仅能够忍耐热带岩石上的极端高温,而且能够忍耐岩石上极为贫瘠的营养条件,更为有趣的是它的繁?#25104;?#29289;学特征和策略奇异。

?#32043;?#28129;?#31181;?#27611;苣苔的花药具有两种,一种是黄色花药,没有花粉只?#32654;?#21560;引传粉昆虫;另外一种是白色的花药,散开后的花粉具有活?#35029;?#33021;够给雌蕊受精。其次淡?#31181;?#27611;苣苔的花柱形状像“照镜子”。它一般一次盛开两朵,或四朵,左边和右边的花柱好似照镜子一般镜像对称,植物学家将其称为左右花柱英文术语为Enantiostyly或者Mirror-image flower。

左右花柱对其有何好处呢?检测发现,淡?#31181;?#27611;苣苔自交后会遗传衰退,因此为了避免同一只传粉昆虫拜访时候,挨个采蜜造成花粉污染,淡?#31181;?#27611;苣苔便进化出左右对称交叉传粉的花柱类型,以避免自交。(aob 2005

茄科植物黄花刺茄是首个被发现照镜子的植物(黄花刺茄自交亲和,熊蜂振翅传粉)(文献图)

花蕊照镜子这种现象最早是美国科学家Todd在1882年发现的。Todd在描述茄科植物黄花刺茄(Solanum rostratum)和豆科决明属的一种植物时(Chamaecrista fasciculata),发现了植物花蕊左右对称的现象。之后,镜像花柱现象在豆科、雨久花科、紫茉莉科、田葱科、苦苣苔科等十多个科中相距发现,成了传粉生物学的热点之一。花蕊是如何照镜子,以及照镜子又如何遗传进化而来,照镜子的发育又有何好处等等成了大家解读的重点。

?#32043;齲?#38543;着越来越多对称花柱植物的发现,植物学家发现植物“花蕊照镜子”的方?#20132;?#38750;常多样。有不同植株花序照镜子对称的情况,也有同一植株上不同花序照镜子的情况,还有同一花序上不同花朵照镜子的情况,格局各不相同。甚至在姜科植物中,还发现,花柱运动,呈现出一定的“照镜子”功能。较为令人不解的是,诸如黄花刺茄、决明等其它很多镜像花柱植物,与?#31181;?#27611;苣苔极低的自交衰退不同,它们大多种类具有很复杂的繁殖方式,自交后甚至具有更高的结实率。

传粉生物学大牛Spencer Barrett对黄花刺茄的研究发现,花蕊左右对称与豌豆花色遗传一样,具有稳定的遗传性。黄花刺茄雌蕊左右对称受一对显隐性基因控制,显性为R向右,r向左,代距间符合孟德尔遗传定理。黄花刺茄花柱对称,有助于熊蜂在不同花间传粉,有助于提高异交概率。(nature 2002) (延伸阅读:进化生态学家Spencer Barrett和学生们在?#40644;?/a>)

华南植物园2013年发现风筝果花柱沿着中线对称。是金虎尾科第一个被发现有镜像对称的植物。

版纳植物园2001年发现,热带山姜属植物则通过新颖的机制移动花柱来避免自交。(Flexistyly,文献图)

研究还发现,镜像花柱的花大多还具有复杂的雄蕊结构,其花朵多与异形雄蕊相关。异形雄蕊顾名?#23478;?#26159;指一朵花的雄蕊具有两种以上的形态。不同的雄蕊功能不一样,鲜艳的雄蕊较为鲜艳,不具备花粉,可保护功能花粉不被虫子吃掉。对称花柱还有助于引导昆虫拜访艳丽的非功能雄蕊,同时以柱?#26041;?#35302;昆虫身体的一侧,避免昆虫振动翅膀,损伤雌蕊。

总的说来,镜像花柱是一种增?#21491;?#20132;率的适应机制。这一类花朵不仅在拜?#32654;?#34411;不足的时候,以自交方式保证能够繁殖后代,而且进化出了非常巧妙的对称花柱,以增?#21491;?#20132;,提高后代抗性以抵抗突然的环境变迁。

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