花从哪里来?

2020-08-31 550裸子植物

得益于植物细胞实验室和Végétale实验室(CNRS / Inra / CEA /格勒诺布尔阿尔卑斯大学)的团队与生殖和植物发展实验室(CNRS / ENS Lyon / Inra /UniversitéClaude Bernard Lyon 1)和Kew Gardens(UK)。他们的发现发表在2017年2月24日的《新植物学家》(New Phytologist)杂志上,揭示了达尔文非常感兴趣的一个问题:花从哪里来?在进化过程中,结构像花一样复杂。

研究背景

如今,陆地植物区系以开花植物为主。他们提供我们的食物,并为植物界贡献色彩。但是它们并不总是存在。虽然植物在4亿年前就已在土地上殖民,但开花植物才出现在1.5亿年前。在它们之前直接有一个称为裸子植物的群体,它们的繁殖方式更为基本,并且现代代表包括针叶树。

达尔文长期以来一直在考虑开花植物的起源和迅速多样化,称其为“令人难以置信的神秘”。与裸子植物相比,裸子植物具有基本的雄性和雌性圆锥体(如松果),开花植物呈现出一些创新:花包含雄性器官(雄蕊)和雌性器官(雌蕊),被花瓣和萼片包围,而胚珠而不是裸露在雌蕊内。

花从哪里来?

大自然如何发明花朵,这种结构与视锥细胞如此不同?由细胞和植物生理学实验室(CNRS / Inra / CEA /UniversitéGrenoble Alpes)的CNRS高级研究员FrançoisParcy领导的团队刚刚提供了部分答案。为此,研究人员研究了一种相当原始的裸子植物,称为千岁兰。这种植物可以生存超过一千年,在纳米比亚和安哥拉的沙漠的极端条件下生长,并且像其他裸子植物一样,拥有单独的雌雄球果。例外是雄性视锥细胞具有一些不育的胚珠和花蜜,这表明发明双性恋花的尝试失败。然而,在这种植物中(以及某些针叶树中),研究人员发现了与负责花形成的基因相似的基因,它们是按照相同的层次结构组织的(一个基因的激活激活了另一个基因,等等)!

研究结果

花从哪里来?在开花植物及其裸子植物表亲中发现了类似的基因级联的事实表明,这是从其共同祖先那里继承而来的。在花的起源时不必发明这种机制:它只是被植物继承和重用,这一过程经常在进化中起作用。

因此,对当前植物多样性的研究使我们可以追溯到过去,并逐步勾勒出大部分现代花卉的共同祖先的遗传肖像。研究小组正在继续研究其他特征,以更好地了解第一朵花是如何出现的。

引用

CNRS (Délégation Paris Michel-Ange). "Where do flowers come from? Shedding light on Darwin’s 'abominable mystery'." ScienceDaily. ScienceDaily, 24 February 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170224093531.htm.

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