國際研究：花朵功能結構與基因組研究揭密花朵進化

　　蛾子和蝴蝶往往用身體絢麗的色彩來警告潛在的捕獵者“我們有毒”，但是同樣鮮艷并形狀特殊的花朵和水果則是希望這些特質(zhì)能夠吸引授粉者和食果動物來傳播它們的花粉和種子，從而確保下一代。

　　在Endress和同事進行的一項研究中，他們發(fā)現(xiàn)花粉囊的尺寸和位置能便利蜜蜂采集花蜜。雄花結構——花粉囊逐漸釋地將花粉釋放出來。所有這些特征——大小、形狀、位置和時間可能是由基因網(wǎng)絡以及不編碼蛋白質(zhì)的調(diào)節(jié)性序列控制。

　　這些基因網(wǎng)絡或非編碼序列的微小變化都能改變一個花朵的發(fā)育模式，并因此改變改變它的形態(tài)，而這些又決定了是否它的授粉者是否會不再適合它們或者是否需要新的授粉者。

　　這種類型的信息在了解、維持和改造植物和授粉者系統(tǒng)時就變的很關鍵。進化和發(fā)育的聯(lián)系（Evo-Devo）是用來解釋生物通如何進化和多樣化的。在美國植物生物學家協(xié)會和美國植物學會聯(lián)合年會的一個座談會上，蘇黎世大學植物分類研究所的PeterEndress博士公布了他在花朵功能結構和花進化中功能發(fā)育研究上的新進展。他認為，有必要對不同類型的開花植物的發(fā)育模式進行比較以深入了解花的進化。

　　在International Journal of Plant Science雜志發(fā)表的一項研究中，Endress博士和同事比較了豌豆科番瀉樹屬不同種植物的花結構。這些話花都通過蜜蜂來授粉。Endress和同事發(fā)現(xiàn)花結構的多樣化——這可能代表了同屬植物花粉傳播也不同策略。

　　開花植物在1.5億年前出現(xiàn)在地球上，它們對其他的生物體如昆蟲、鳥類和哺乳動物的進化產(chǎn)生了深遠影響。其他的這些生物體變成了這些植物的花粉傳播者，從而確保植物和它的動物搭檔的持續(xù)性發(fā)展。

　　研究人員逐漸了解到這些相互作用的親密性和重要性，因為植物和它的花粉傳播者因為人類活動導致的棲息地的喪失和環(huán)境污染而瀕臨滅絕。近期的有個蜜蜂群落瓦解的警鐘凸現(xiàn)了昆蟲花粉傳播者不但是人類使用蜂蜜的“莊稼地”而且還是支持我們賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)的植物的親密伙伴。

　　花結構具有重要的進化和生態(tài)意義。雄花和雌花生殖部分的位置和尺寸的細微差別都能夠決定這些花如何被昆蟲、鳥類、動物、風或花朵自己傳粉。遺傳因素決定了胚胎如何生長、果實如何定位以吸引潛在的傳粉者或者什么時候掉落到地上。花粉從植物傳播出來的時間和方法決定了是否一個經(jīng)過改造并具有了對害蟲抗性的植物還對其他更有益的昆蟲產(chǎn)生影響。

　　科學家競相深入分析這些細微差別和相互作用，以及威脅許多植物生存的棲息地的喪失和大氣變化及它們的傳粉者?；ɑ蚪M計劃是來自美國和其他國家的實驗室聯(lián)合項目，其目的在于構建含有不同科開花植物的大量基因組的表達模式的對比數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。

　　從林奈（Linnaeus）開始，動植物分類學家根據(jù)一些形態(tài)基礎將植物和動物進行分類。隨著DNA測序技術帶來的革新，植物和動物已經(jīng)開始根據(jù)它們奪得基因序列來分類。這兩個分類領域往往會產(chǎn)生相矛盾的結果，但是隨著越來越多的基因組被測序以及對大量基因的功能研究，植物學家和動物學家都已經(jīng)開始了解到基因序列單獨是不能解釋多樣性的。

　　在過去的數(shù)年里，科研人員開始鑒定基因群即基因網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡控制著決定生物體最終形式的復雜程序。另外，不編碼蛋白質(zhì)的基因組部分在解釋生物多樣性中的意義也逐漸被認識。