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辰山植物园兰花多样性研究组综述植物花距表型趋同进化和发育机制多样化

发布时间:2023.11.20

 

花距指从被子植物花瓣、萼片等花器官上延伸出的一类锥状或囊状的空心凸起结构。图1展示了自然界中各种植物的花距。花距常含有花蜜,因此,也被称为蜜距。由于花距的形态特征常与传粉相联系,故被认为是植物适应传粉者而出现的一个关键创新性状。花距在被子植物中广泛分布,并且可能是多次起源(图2)。在单子叶植物中,大部分有距植物分布于兰科。在双子叶植物中有距植物分布相对分散。主要分布于毛茛目、金虎尾目、豆目、牛儿苗目、桃金娘目、十字花目、杜鹃花目、龙胆目、菊目、唇形目和川续断目等11目39属中(图2)。不同植物的花距长度、颜色和内含物等形态存在较大差异。已有研究集中于探讨花距与传粉者间复杂的关系。对于被子植物花距的形态和发育机制未进行全面的综述。

图1:五种有距植物(拍摄者:钟鑫,王琦,周翔宇和黄卫昌).jpg

图1:五种有距植物(拍摄者:钟鑫,王琦,周翔宇和黄卫昌)

图2:有距植物在被子植物中的分布(横图).jpg

图2:有距植物在被子植物中的分布

辰山植物园兰花多样性研究组近期发表的题为“植物花距表型趋同进化和发育机制多样化的研究进展”的综述,系统介绍了花距的概念和功能,并且描述了花距的形态、长度、颜色和内含物等特征的多样性;阐述了造成种内和种间花距形态差异的原因;总结了花距在形成和发育过程中一系列细胞和关键分子机制。结合花距在被子植物中的分布和花距形成位置的多样性以及发育分子机制,表明花距可能是多次起源,具有趋同进化特征,但是形成和发育方式在进化上不保守。最后,文章提出了以下花距未来研究的方向:(1)构建被子植物花距表型数据库,为花距的系统研究提供基础数据;(2)通过基因工程等工具构建花距突变体库,进一步验证花距变异对物种多样性的贡献;(3)使用多组学的方法,深入开展花距形成和发育分子机制的研究。

辰山植物园和上海师范大学联合培养的硕士研究生罗韶凡为论文第一作者,科研助理蒋凯参与了该项研究工作,教授级高工黄卫昌为通讯作者。该研究得到了上海市绿化和市容管理局科研专项项目的资助。

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文:罗韶凡、蒋凯 审核:黄卫昌