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    2. 科研進展

      華南植物園在夾竹桃科花粉器研究獲新進展

      發布時間:2024-03-22 作者:scbg 來源:華南植物園


      ?花粉在花藥中產生,在植物個體發育中出現最晚,生活期短,受環境的影響小,其形態結構變異豐富含有大量的演化信息,是解析被子植物多樣性成因的關鍵密碼。大多數被子植物產生單花粉,少數類群產生復合花粉,即花粉成熟時兩個或以上花粉粒聯合在一起的散粉單元。根據所結合花粉粒的多少,可以分為四合花粉、多合花粉和花粉塊?;ǚ蹎卧南到y演化路徑為單花粉→四合花粉→多合花粉→花粉塊?;ǚ蹓K是進化程度最高的復合花粉,與傳粉附屬結構連接組成一種獨特的傳粉裝置——花粉器。

      ?花粉器是繁殖器官的創新性狀,在蘭科和夾竹桃科植物中均有報道。已知研究表明,花粉器是傳統上將蘿藦科從夾竹桃科分出來的主要特征,也是將蘿藦科并入夾竹桃科建立現代夾竹桃科分類系統的有力證據。夾竹桃科花粉器在傳粉過程中與合蕊柱結構相適應,促進了生殖功能轉變,加速了物種形成及多樣化進程。達爾文曾指出夾竹桃科花粉器結構是“優美的適應”(beautiful adaptation)。

      ?中國科學院華南植物園植物研究中心匡延鳳博士等人基于夾竹桃科多個類群的花粉器形態、發育和演化研究,揭示了球蘭屬花粉器的形態多樣性及其性狀演化歷程。球蘭屬花粉器最典型的類型為,花粉塊斜長形或長橢圓形,具透明邊緣,花粉塊柄具翅,著粉腺?。▓D1)。祖先狀態重建分析表明,透明邊緣和花粉塊柄翅是球蘭屬花粉器的祖先性狀。該研究結果已經發表在經典的國際植物學期刊Botanical Journal of the Linnean Society(《林奈學會植物學》)(Kuang et al. 2024)上。DOI: 10.1093/botlinnean/boae011

      ?“透明邊緣”是劃分夾竹桃科花粉塊類型的重要特征,又稱萌發區域,是一個特化的傳粉適應性結構。傳粉時,透明邊緣與導軌精準適應形成獨特的“鎖鑰模型”,缺失透明邊緣的花粉塊則整體嵌入合蕊冠。球蘭屬花粉塊發育過程的對比研究顯示,“透明邊緣”由靠近藥隔處的小孢子逐漸凋亡而成(圖2),不具“透明邊緣”的花粉塊發育過程中小孢子不發生凋亡。此外,花粉塊中的花粉缺失外壁和固定萌發孔,四分體時期缺失胼胝質,花粉塊的發育與早期階段缺失胼胝質及晚期孢粉素的沉積模式發生改變相關。該研究結果已經發表在國際植物學期刊Plant Reproduction(《植物繁殖》)(Kuang et al. 2023)上。DOI: 10.1007/s00497-023-00460-z

      ?相關研究得到中國科學院植物資源保護與可持續利用重點實驗室重點基金以及廣東省自然科學基金-面上項目的資助。


      圖1. 球蘭屬花粉器形態及演化

      圖2. 球蘭花粉塊發育及萌發





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