睡莲可能是开花植物进化过程中的一个“缺失环节”

2020-08-31 178裸子植物

进化生物学的重大奥秘​​之一是,在150年前或超过一百万年前,现代被子植物(近生植物)与裸子植物(无花种子植物,例如带有松果的松树)分开。 睡莲Nuphar polysepalum的发育研究可能会提供重要线索,睡莲可能是开花植物进化过程中的一个“缺失环节”。

睡莲可能是开花植物进化过程中的一个“缺失环节”

科罗拉多大学的约瑟夫·威廉姆斯(Joseph Williams)和威廉·弗里德曼(William Friedman)报告说,他们的国家科学基金会(NSF)在1月31日的《自然》杂志上支持了这一发现。美国国家科学基金会项目官员埃里克·尼尔森(Erik Nilsen)表示:“这是首次重大发现,因为现在我们距离了解开花植物的进化迈出了一大步。”

开花植物的既定特征

开花植物的既定特征是每个种子由两部分组成:

1)与所有其他植物相似的胚胎,以及

2)称为“胚乳”的独特组织,其功能是滋养胚胎,大多数人都将其称为“谷物”。

几乎所有被子植物都具有“三倍体”胚乳,即每个染色体包含三个拷贝:两个来自母亲,一个来自父亲的精子。这种三倍体胚乳与裸子植物种子形成了鲜明的对比,裸子植物的营养组织是“单倍体”,每个染色体都有一个拷贝。弗里德曼说:“在进化的意义上,胚乳如何起源的问题使生物学家感到困惑。”

研究内容

威廉姆斯和弗里德曼专注于睡莲科,因为化石记录和最近的分子分析使它成为最古老的开花植物之一。

他们使用荧光显微镜测量了胚胎和胚乳细胞的DNA含量,以发现睡莲具有二倍体胚乳,其父母和父亲各有一套染色体。因此,二倍体睡莲胚乳可以代表单倍体裸子植物和三倍体被子植物之间的中间形式。睡莲可能是开花植物进化过程中的一个“缺失环节”。

了解胚乳的起源和遗传构成对于改善世界粮食供应至关重要。人们消耗的卡路里中有三分之二来自胚乳填充的小麦,玉米,大米和大麦种子,所有这些都是开花植物。

弗里德曼指出:“人类选择胚乳是出于其最初的目的,即将植物胚养育成一种可以养活整个世界的胚。”威廉姆斯补充说:“每个主要文明(除了毛里斯人(新西兰原住民))起源于三倍体胚乳。”

引用

National Science Foundation. "Water Lily May Provide A "Missing Link" In The Evolution Of Flowering Plants." ScienceDaily. ScienceDaily, 31 January 2002. www.sciencedaily.com/releases/2002/01/020131074924.htm.

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