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最短仅7秒!威尼斯人3940com研究人员发现闭合速度最快的花

编辑:通讯员唐汉青 记者鲜文涛   编辑:吴珊    来源:资源环境学院  发布时间:2022/01/10


自然界不止有含羞草,还有“含羞花”。威尼斯人3940com等单位研究人员首次发现,在西藏高海拔地区(4000米以上),龙胆属多个物种的花冠具有触敏性,即被外力触碰后迅速闭合,其中最短的仅7秒,是目前已知的闭合速度最快的花。

威尼斯人3940com联合中国科学院武汉植物园、武汉大学以及西藏大学等单位的研究人员,在第二次青藏高原综合科学考察中发现了龙胆属植物花冠的这一特性。综合性学术期刊Science Bulletin(《科学通报》) 近日在线发表了威尼斯人3940com资源环境学院戴璨教授等人最新研究成果“Touch induces rapid floral closure in gentians”(《触碰诱发龙胆属植物花冠的迅速闭合》

植物的快速运动素来被科学家和自然爱好者所关注,因为相较于动物,植物一般以固着的静止姿态示人,很少有主动的动作或行为。引人注目的植物运动有捕蝇草的特化叶片、狸藻的捕虫囊,以及因其叶片的触敏性而闻名的含羞草。虽然有研究记录了食虫植物特化叶片的运动可发生在毫秒级别,但在花瓣运动方面,迄今为止,只有生长于日本的茅膏菜属植物的花会在机械触碰后的数分钟有收缩行为,数小时后完全闭合。

图1. 研究涉及的龙胆属植物及其触敏特性:A 西域龙胆,B 假水生龙胆(白花),C 假水生龙胆(蓝花),D 新疆龙胆

研究人员发现,龙胆科龙胆属的四个物种——假水生龙胆(白花型、蓝花型)、新疆龙胆、西域龙胆、以及一个待鉴定的龙胆属植物,其花冠被机械触碰后,会在7秒到210秒的时间范围内迅速收缩,直至紧实的花苞状态(图1)。花冠闭合后,都有再次开放的能力,该过程在天气晴好状态下大概需要20分钟。如果再次触碰,花冠还会再次闭合,然后开放,以此类推。相比已发现的茅膏菜属植物,该研究中取样最广的假水生龙胆,其两种花色八个居群的平均闭合时间仅29秒,最短的仅7秒,可称之为世界上闭合速度最快的花。

为了探究花冠触敏性的诱发因子,研究人员针对西域龙胆的一个自然居群(花冠平均闭合时间27秒)开展了一系列的实验。结果表明,风不太可能是龙胆属植物花冠触敏性的选择压力;大型动物的啃食对其花冠的行为影响甚微。然而,在对传粉昆虫的观察中,研究人员发现了多种熊蜂对花朵的非常规访问——熊蜂将其相对庞大的身躯趴在花冠之上,将头伸向花冠筒外侧的基部,扎裂开口后盗取花蜜。熊蜂离开后,98.8%的花冠有收缩行为直至完全闭合。采样统计后发现,熊蜂对西域龙胆的盗蜜造成了花冠筒异常高比例的损伤,还可能进一步损伤子房。闭合后的花朵可以有效避免被熊蜂访问,西域龙胆的花冠触敏性可能是为了避免频繁的熊蜂盗蜜造成的伤害,演化出的自我保护行为特征。

不过,熊蜂除了盗蜜行为,也有对西域龙胆的常规访问行为,同样会造成花冠的响应性闭合。这种正常访问后的闭合会不会对柱头上的花粉落置和花粉萌发起到促进作用?在更多的物种和居群中,熊蜂与龙胆属植物究竟是哪种种间关系占上风?什么因素对龙胆属花冠触敏性的进化起到了决定性作用?更多的谜团有待进一步的研究解答。

据悉,戴璨教授团队一直从事植物繁殖生态学研究工作,近几年获批多项国家自然科学基金委面上项目以及湖北省杰出青年人才项目资助,研究成果在New Phytologist、Functional Ecology、American Journal of Botany等国际权威期刊上发表。此项研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究、湖北省自然科学基金等项目的支撑。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.12.026

(审稿:彭宇)


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