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研究揭示南五味子成为“人生赢家”的秘密

研究揭示南五味子成为“人生赢家”的秘密

  在密不透光的热带雨林中,巨树参天,藤蔓穿梭,甚至有的藤本粗如碗口,它们沿着树梢爬到林冠之巅,难见真容。南五味子属部分种类就是这些藤本的一员。南五味子属的植物大多是在夏天的晚上开花,当夜幕降临,晚风吹过,一股强烈的花香气味会飘在南五味子植物周围,虽然花朵艳丽,但并不分泌任何花蜜,而且雌雄异花。按照自然界普适的规律来说,南五味子属植物应当成为进化“失败者”才对,可是这种起源于四千万年前的被子植物,却悄悄沿着进化之树,藤缠蔓绕地爬到了热带雨林之巅。它是怎么成为“人生赢家”的呢?

  华南植物园植物科学中心研究员罗世孝及其合作者以东南亚特有的原始被子植物类群“南五味子属”植物为研究对象发现了这个秘密。

  罗世孝博士通过长期的野外观察发现,一种瘿蚊,又叫松脂瘿蚊(因为幼虫寄生在松树分泌的松脂油中而得名),在夜晚会循着南五味子属植物“诱蚊”花香来访问植物的雄花和雌花。瘿蚊在访问雄花时产卵于花药内或特殊的花被,因此身上,特别是尾部会沾上大量的花粉。当瘿蚊在访问雌花时,同样会在雌花中产卵,此时瘿蚊身上的花粉会沾到湿性的柱头上,完成为植物授粉的过程。瘿蚊的卵会在3~5个小时之内孵化成幼虫,由于幼虫具有咀嚼式口器,因此会咀嚼肥厚的花部结构表面,此时受伤的花会立即分泌“防御”粘液,以期驱赶这些“害虫”。

  参与该研究的杨子银博士通过研究发现,这种分泌物的主要成分是石竹烯,花香气味的主要成分是a-蒎烯,两者都是松脂油的主要成分,这个结果很好地解析了松脂瘿蚊能在南五味子花内成长发育的原因。但有一点非常特殊的是,南五味子的松脂瘿蚊是通过自己 “挖掘”而让花部结构分泌松脂油,并且能以这种“防御”分泌物为食物,这与前人的研究完全不同,前人认为寄生在松树上的瘿蚊是利用甲虫伤害松树产生的松脂油产卵和发育的。瘿蚊的幼虫在花内1~2天就发育成老熟幼虫,并且随花部结构一起掉落到地上北京时时彩 结茧,到第二年花期时再飞出开始自己的新一轮生活史,并且为植物传粉。

  原来,南五味子植物与传粉松脂瘿蚊之间的互利共生传粉机制帮助南五味子植物传宗接代。协同分子系统学研究发现,至少有4种南五味子属植物与松脂瘿蚊之间形成了一对一的专性共生关系,根据南五味子属植物花部结构特点,科学家们推测这一专性互利共生传粉机制可能广泛存在于南五味子属植物中。

  不过,有意思的是,针对植物与共生传粉瘿蚊的分化时间计算发现,这是一个相跨“百万年”的牵手。因为南五味子已经存在四千万年左右了,而它的传粉伴侣才一百五十万年左右。南五味子属植物在“忘年搭档”的呵护下不但完成了传宗接代,而且还爬上 “热带雨林之巅”,真可谓“人生赢家”。

  (原载于《中国科学报》 2017-06-05 第5版 创新周刊)


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