保存的胚胎说明早期被子植物种子休眠

2020-09-16 26被子植物

耶鲁大学领导的一项最新研究显示,发现的保存非常完好的微小化石种子可以追溯到白垩纪早期,这证实了开花植物在当时是小型机会主义的殖民者。

保存的胚胎说明早期被子植物种子休眠

被子植物,或开花植物,在大约1亿到1.3亿年前的白垩纪早期多样化。根据活的和化石植物的证据,最早的被子植物通常被认为身材矮小。来自化石记录的新数据有力地支持了这一观点,但也指出了与现代开花植物的主要区别。

在《自然》杂志上,一组研究人员报告说,在北美东部和葡萄牙发现的保存完好的种子中,发现了小的种子胚胎(小于0.3毫米)及其周围的营养储存组织,保存的胚胎说明早期被子植物种子休眠。

这项研究由瑞典自然历史博物馆名誉教授、耶鲁大学林业与环境研究学院(F&ES)巴斯杰出客座教授Else Marie fris领导。其他作者包括植物学教授兼F&ES院长Peter Crane、丹麦奥胡斯大学名誉副教授兼F&ES客座研究员Kaj Raunsgaard Pedersen,以及来自瑞士光源、Paul Scherrer研究所、Villigen、Marco Stampononi和Federica Marone的两位同事。

研究内容

研究人员利用一种被称为同步辐射X射线断层显微术的可视化技术——它允许研究人员以非破坏性的方式检查精致化石的内部特征——研究人员分析了250多颗成熟种子,其中大约75个被子植物分类群,其中一些种子胚已经完全保存。他们的发现表明胚胎很小(四分之一到三分之一毫米),细胞结构保存良好。

化石胚胎的微小尺寸与种子休眠使最早开花的植物能够在恶劣的环境条件下生存并在易受干扰的栖息地定居的解释是一致的。

保存的胚胎说明早期被子植物种子休眠,这些发现支持了小胚和种子休眠是开花植物作为一个整体的基本概念。然而,化石种子中的胚种子比大多数活的被子植物的种子中的胚胎与种子的比率要小得多,并且比基于活植物研究的祖先被子植物胚胎的假设要小一个数量级。

研究意义

弗里斯说,种子休眠可以保证早期被子植物的种子能够存活,直到有利于萌发和幼苗生长。然而,微小的胚胎大小和适度的营养储备也限制了这些早期被子植物在短期水分供应下发芽的速度。

“这一点很重要,因为它表明,虽然早期被子植物可能具有现代杂草早期殖民者的许多特征,但它们无法与后来进化的许多不同种类被子植物草本植物的非常迅速的萌发相匹配,这些草本植物最终被证明在开发短暂的生态环境方面更加有效“机会,”弗里斯说。

克雷恩补充道:“这是我们第一次获得早期被子植物胚胎的直接化石证据,以及它们如何与活植物的胚胎相比较。这些观察使我们对早期被子植物生命周期的早期有了重要的认识,这对于理解开花植物在其出现和整个白垩纪的剧烈辐射过程中的生态非常重要。”

引用

Yale School of Forestry & Environmental Studies. "Preserved embryos illustrate seed dormancy in early angiosperms: Study illustrates key differences from modern flowering plants." ScienceDaily. ScienceDaily, 16 December 2015. www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151216140523.htm.

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