研究發現被子植物中由水介導的受精系統

在最早期的植物類群綠藻中，受精過程是在水中實現的。苔蘚植物和蕨類植物雖然登上了陸地，但是受精過程依然離不開水。水介導的受精系統因此也被認為是早期陸生植物特有的受精系統，但這種受精系統在演化過程中限制了植物的擴張，對於其陸生生境是不適應的。相比之下，種子植物不再直接傳遞精子，而是演化出利用動物和風來傳遞整個雄配子體（花粉）的機制，即：傳粉機制。這一「新發明」也是被子植物在地球上演化得最多樣和最具優勢的原因之一。因此，現有觀點認為：水介導的受精機制在早期被子植物演化過程中消失了，因為它無法很好地適應陸生環境。

中國科學院西雙版納熱帶植物園植物進化生態研究組博士研究生范永立等在研究員李慶軍的指導下，在姜科植物距葯姜（Cautleya gracilis）中首次發現了被子植物中水介導的受精機制。距葯姜的花期為6-8月，是當地降雨最集中的季節。在晴天的條件下，該植物的花粉是顆粒狀的，少數居群存在傳粉者（條蜂和無墊蜂），更多的居群則沒有傳粉者，植物主要通過不完全主動自交產生少量種子。在雨天的條件下，傳粉者缺乏，雨水會浸濕花粉，使花粉萌發和花粉管伸長，部分花粉管長入旁邊的柱頭，精子通過花粉管到達胚珠，從而實現雨水介導的受精。研究還進一步發現，這種受精機制能夠保證植物在雨季實現最大限度的種子產量，是該植物的主要繁殖方式。這一受精系統可能是陸生開花植物對極端多雨生境的適應。該受精系統和早期陸生植物的有兩大相似之處：（1）水是精子從配子體釋放所必需的，（2）整個過程中只傳遞精子。這些特點和已報道的雨媒傳粉系統顯著不同，在雨媒傳粉中，雨水通過機械力量使花粉（雄配子體）到達柱頭，整個過程中不釋放精子。

通過和加拿大多倫多大學教授Spencer C. H. Barrett合作，相關研究成果以Water mediates fertilization in a terrestrial flowering plant為題，近期發表在植物學期刊New Phytologist上。

來源：中國科學院西雙版納熱帶植物園

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