生物谷：蛾子和蝴蝶往往用身體絢麗的色彩來(lái)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(dòng)物來(lái)傳播它們的花粉和種子,，從而確保下一代,。
在Endress和同事進(jìn)行的一項(xiàng)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(jié)構(gòu)——花粉囊逐漸釋地將花粉釋放出來(lái),。所有這些特征——大小、形狀,、位置和時(shí)間可能是由基因網(wǎng)絡(luò)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(luò)或非編碼序列的微小變化都能改變一個(gè)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(huì)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(shí)就變的很關(guān)鍵,。進(jìn)化和發(fā)育的聯(lián)系（Evo-Devo）是用來(lái)解釋生物通如何進(jìn)化和多樣化的,。在美國(guó)植物生物學(xué)家協(xié)會(huì)和美國(guó)植物學(xué)會(huì)聯(lián)合年會(huì)的一個(gè)座談會(huì)上，蘇黎世大學(xué)植物分類研究所的Peter Endress博士公布了他在花朵功能結(jié)構(gòu)和花進(jìn)化中功能發(fā)育研究上的新進(jìn)展,。他認(rèn)為,，有必要對(duì)不同類型的開花植物的發(fā)育模式進(jìn)行比較以深入了解花的進(jìn)化。
在International Journal of Plant Science雜志發(fā)表的一項(xiàng)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(jié)構(gòu),。這些話花都通過(guò)蜜蜂來(lái)授粉。Endress和同事發(fā)現(xiàn)花結(jié)構(gòu)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(duì)其他的生物體如昆蟲,、鳥類和哺乳動(dòng)物的進(jìn)化產(chǎn)生了深遠(yuǎn)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(dòng)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?yàn)橹参锖退幕ǚ蹅鞑フ咭驗(yàn)槿祟惢顒?dòng)導(dǎo)致的棲息地的喪失和環(huán)境污染而瀕臨滅絕,。近期的有個(gè)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(jié)構(gòu)具有重要的進(jìn)化和生態(tài)意義。雄花和雌花生殖部分的位置和尺寸的細(xì)微差別都能夠決定這些花如何被昆蟲,、鳥類、動(dòng)物,、風(fēng)或花朵自己傳粉,。遺傳因素決定了胚胎如何生長(zhǎng)、果實(shí)如何定位以吸引潛在的傳粉者或者什么時(shí)候掉落到地上,?；ǚ蹚闹参飩鞑コ鰜?lái)的時(shí)間和方法決定了是否一個(gè)經(jīng)過(guò)改造并具有了對(duì)害蟲抗性的植物還對(duì)其他更有益的昆蟲產(chǎn)生影響。
科學(xué)家競(jìng)相深入分析這些細(xì)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,。花基因組計(jì)劃是來(lái)自美國(guó)和其他國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合項(xiàng)目,，其目的在于構(gòu)建含有不同科開花植物的大量基因組的表達(dá)模式的對(duì)比數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù),。
從林奈（Linnaeus）開始，動(dòng)植物分類學(xué)家根據(jù)一些形態(tài)基礎(chǔ)將植物和動(dòng)物進(jìn)行分類,。隨著DNA測(cè)序技術(shù)帶來(lái)的革新,，植物和動(dòng)物已經(jīng)開始根據(jù)它們奪得基因序列來(lái)分類。這兩個(gè)分類領(lǐng)域往往會(huì)產(chǎn)生相矛盾的結(jié)果,，但是隨著越來(lái)越多的基因組被測(cè)序以及對(duì)大量基因的功能研究,，植物學(xué)家和動(dòng)物學(xué)家都已經(jīng)開始了解到基因序列單獨(dú)是不能解釋多樣性的。
在過(guò)去的數(shù)年里,，科研人員開始鑒定基因群即基因網(wǎng)絡(luò),，這種網(wǎng)絡(luò)控制著決定生物體最終形式的復(fù)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(rèn)識(shí),。
原始出處:
Int. J. Plant Sci. 168(3):285-306. 2007
FLORAL PHYLLOTAXIS AND FLORAL ARCHITECTURE IN CALYCANTHACEAE (LAURALES)
Yannick M. Staedler,1,* Peter H. Weston, and Peter K. Endress*
*Institute of Systematic Botany, University of Zurich, Zollikerstrasse 107, 8008 Zurich, Switzerland; and Royal Botanic Gardens and Domain Trust, Mrs Macquaries Road, Sydney, New South Wales 2000, Australia
Manuscript received July 2006; revised manuscript received September 2006.
Calycanthaceae are sister to the remainder of Laurales (magnoliid clade), an order seemingly showing high variability in floral phyllotaxis. Previous studies of floral phyllotaxis in this family focused on one species, Calycanthus floridus. Therefore, a comparative study of floral phyllotaxis, comprising species of all four genera of the family, was undertaken. Floral phyllotaxis is spiral according to the Fibonacci pattern for all species studied. The more or less extensive transition zone from the vegetative decussate to the floral spiral phyllotaxis comprises three to 19 organs. There is usually a gradual transition between floral organ types, especially between different functional parts of the perianth and between stamens, staminodes, and carpels. The transition between staminodes and carpels sometimes shows irregularities in organ sequence along the ontogenetic spiral. There is a tendency to form series of organs of the same kind in Fibonacci numbers. Thecae dehisce via laterally hinged valves in Sinocalycanthus but via simple longitudinal slits in all other genera. Food bodies are present on the stamens and inner tepals of Calycanthus and Sinocalycanthus but differ in extent. All previously described calycanthaceous fossil flowers (Araripia, Virginianthus, Jerseyanthus) appear to show spiral floral phyllotaxis. In the three-dimensionally preserved Virginianthus and Jerseyanthus, arrangement of androecium organs in series of Fibonacci numbers appears to be present.
Keywords: Calycanthaceae, floral phyllotaxis, organ series, Fibonacci spiral, anthers, food body.
1 Author for correspondence; telephone 41-44-634-8432; fax 41-44-634-8403; e-mail [email protected].
