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      首次發(fā)現(xiàn)被子植物中由水介導(dǎo)的受精系統(tǒng)

      發(fā)布時(shí)間:2019-05-20
      來(lái)源:科技外事處

        在最早期的植物類(lèi)群綠藻中,受精過(guò)程是在水中實(shí)現(xiàn)的。苔蘚植物和蕨類(lèi)植物雖然登上了陸地,但是受精過(guò)程依然離不開(kāi)水。水介導(dǎo)的受精系統(tǒng)因此也被認(rèn)為是早期陸生植物特有的受精系統(tǒng),但這種受精系統(tǒng)在演化過(guò)程中限制了植物的擴(kuò)張,對(duì)于其陸生生境是不適應(yīng)的。相比之下,種子植物不再直接傳遞精子,而是演化出利用動(dòng)物和風(fēng)來(lái)傳遞整個(gè)雄配子體(花粉)的機(jī)制,即:傳粉機(jī)制。這一新發(fā)明也是被子植物在地球上演化得最多樣和最具優(yōu)勢(shì)的原因之一。因此,現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為:水介導(dǎo)的受精機(jī)制在早期被子植物演化過(guò)程中消失了,因?yàn)樗鼰o(wú)法很好的適應(yīng)陸生環(huán)境。 

        版納植物園植物進(jìn)化生態(tài)研究組博士研究生范永立等,在導(dǎo)師李慶軍研究員的指導(dǎo)下在姜科植物距藥姜(Cautleya gracilis)中首次發(fā)現(xiàn)了被子植物中水介導(dǎo)的受精機(jī)制。距藥姜的花期為6-8月,是當(dāng)?shù)亟涤曜罴械募竟?jié)。在晴天的條件下,該植物的花粉是顆粒狀的,少數(shù)居群存在傳粉者(條蜂和無(wú)墊蜂),更多的居群則沒(méi)有傳粉者,植物主要通過(guò)不完全主動(dòng)自交產(chǎn)生少量種子。在雨天的條件下,傳粉者缺乏,雨水會(huì)浸濕花粉,使花粉萌發(fā)和花粉管伸長(zhǎng),部分花粉管長(zhǎng)入旁邊的柱頭,精子通過(guò)花粉管到達(dá)胚珠,從而實(shí)現(xiàn)雨水介導(dǎo)的受精。研究還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),這種受精機(jī)制能夠保證植物在雨季實(shí)現(xiàn)最大限度的種子產(chǎn)量,是該植物的主要繁殖方式。這一受精系統(tǒng)可能是陸生開(kāi)花植物對(duì)極端多雨生境的適應(yīng)。該受精系統(tǒng)和早期陸生植物的有兩大相似之處:(1)水是精子從配子體釋放所必需的,(2)整個(gè)過(guò)程中只傳遞精子。這些特點(diǎn)和已報(bào)道的雨媒傳粉系統(tǒng)顯著不同,在雨媒傳粉中,雨水通過(guò)機(jī)械力量使花粉(雄配子體)到達(dá)柱頭,整個(gè)過(guò)程中不釋放精子。 

        通過(guò)和加拿大多倫多大學(xué)Spencer C. H. Barrett教授合作,相關(guān)研究成果以Water mediates fertilization in a terrestrial flowering plant為題,近期發(fā)表在植物學(xué)期刊New Phytologist上。

      水與姜科植物受精

      本文作者:范永立

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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