华南植物园新研究发现柱高二态可以直接进化为雌雄异株

2010-7-26 00:00 来源: 华南植物园
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  玉叶金花

  在自然界里,多数植物为雌雄同株,植物具有纷繁复杂的机制以避免自交或促进异交,雌雄异位就是其中一种机制。柱高二态是被子植物中特殊的花内雌雄异位的一种类型,指的一个居群类存在两种花型植株,它们的花柱高度显著不同但花药高度却接近。柱高二态现象并不普遍,其中茜草科是被子植物中异型花柱最为集中的科,所包含的具异型花柱属、种数量超过其它所有科之和。

  中科院华南植物园植物系统与进化生物学研究领域李爱民博士后与吴小琴博士,在对茜草科玉叶金花属的玉叶金花(Mussaenda pubescens Ait. f.)繁育系统进行研究时发现,该植物表型上符合柱高二态的特征,但野外观察发现其长柱植株开花时花药萎缩,短柱植物不结实。进一步对玉叶金花大小孢子及雌雄配子体发育观察发现,其长柱花大孢子及雌配子体发育正常,最终形成可育胚囊;由于花药绒毡层提前解体,导致长柱花小孢子及雄配子体发育不正常,不能形成可育的花粉,即雄性不育;而短柱花的大孢子及雌配子体发育的各个阶段均出现退化现象,不能形成功能性大孢子或正常胚囊,即雌性不育。因此,玉叶金花是表型上的柱高二态,实际繁育系统为功能性雌雄异株。

  这个实例并不符合以往认为的柱高二态是异型花柱进化过程中不稳定的中间阶段这一论断。对此,作者首次提出了异型花柱并不是柱高二态进化的唯一途径,柱高二态可以直接进化为雌雄异株的新观点。该项研究结果已发表在近期出版的国际著名学术期刊Annals of Botany上。