通往有花植物多样化的神秘之门
田纳西大学诺克斯维尔分校的研究者威廉姆斯在澳大利亚东北部的一棵80英尺高树上的发现,也许有助于解释世界上有花植物多样性的原因,这是从查尔斯·达尔文时期至今仍困扰着科学家的难题。 花粉管快速增长的能力,在有花植物的进化过程中起主要作用。 生态及进化生物学助教威廉姆斯于本周发表于美国国家科学院学报的调查结果,揭示了有花植物,即被子植物进化多样性的关键:迅速而有效地通过植物的某个部分携带花粉中的精子与卵子结合的能力。 从花粉着陆于植物所需的时间,到种子受精所需的时间都令人好奇。威廉姆斯发现,在他所阅读的研究报告中,反复出现一个主题:“他们通常描述受精过程是怎样发生的,但他们未曾提到过这一过程所需的时间。” 对于要受精的有花植物来说,着陆于花朵上的花粉必须长出一根携带精子的管道,将精子输送到卵细胞处结合。无花植物的通道通常很短,并且花粉管必须通过长时间才能在通道里破坏细胞。有花植物的花粉管能通过细胞间的“挤压”,以延长精子到卵子的距离。威廉姆斯说这一特质对它们的多样化极其重要。他认为:“植物花费在花粉到达卵子的时间越长,精子死亡的几率就越大。” 当威廉姆斯研究这几年他收集到的数据时,他发现较古老的有花植物世系——那些在被子植物系谱图下半部的植物——其花粉管要比现存的进化为不同分枝的有花植物的短。这一现象驱使威廉姆斯到澳大利亚热带雨林做研究。为了证实分析报告中的数据,他给这一地域生长旺盛的一种古代藤蔓——木兰藤进行人工授粉。他还选择了在科罗拉多山生长旺盛的睡莲来做测试。因为它们是有花植物进化早期的物种。 研究发现,和近期进化为被子植物物种的植物相比,早期植物的花粉管更短,输送精子所需时间,也要比更多样化的现代物种所需时间多。通过威廉姆斯姆斯的研究,证明花粉管可能在刺激人类已知的大约250,000种有花植物进化过程中,起到了以前不为人所知的作用。 “当这些植物获得让花粉管长得更快更长的能力,”威廉姆斯说,“它给予它们开出更大更复杂的花,即长有更深的结更多种子的子房的能力。也就如我们现如今所见的,能结出更大的果实。”(环球科学编译叶翠)
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