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国际研究:花朵功能结构与基因组研究揭密花朵进化(图)

作者:佚名   来源:生物谷   时间:2012-07-05


        中国花木网07月05日资讯:本站编辑人员从生物谷获悉    蛾子和蝴蝶往往用身体绚丽的色彩来警告潜在的捕猎者“我们有毒”,但是同样鲜艳并形状特殊的花朵和水果则是希望这些特质能够吸引授粉者和食果动物来传播它们的花粉和种子,从而确保下一代。

        在Endress和同事进行的一项研究中,他们发现花粉囊的尺寸和位置能便利蜜蜂采集花蜜。雄花结构——花粉囊逐渐释地将花粉释放出来。所有这些特征——大小、形状、位置和时间可能是由基因网络以及不编码蛋白质的调节性序列控制。

        这些基因网络或非编码序列的微小变化都能改变一个花朵的发育模式,并因此改变改变它的形态,而这些又决定了是否它的授粉者是否会不再适合它们或者是否需要新的授粉者。

        这种类型的信息在了解、维持和改造植物和授粉者系统时就变的很关键。进化和发育的联系(Evo-Devo)是用来解释生物通如何进化和多样化的。在美国植物生物学家协会和美国植物学会联合年会的一个座谈会上,苏黎世大学植物分类研究所的PeterEndress博士公布了他在花朵功能结构和花进化中功能发育研究上的新进展。他认为,有必要对不同类型的开花植物的发育模式进行比较以深入了解花的进化。

        在International Journal of Plant Science杂志发表的一项研究中,Endress博士和同事比较了豌豆科番泻树属不同种植物的花结构。这些话花都通过蜜蜂来授粉。Endress和同事发现花结构的多样化——这可能代表了同属植物花粉传播也不同策略。

        开花植物在1.5亿年前出现在地球上,它们对其他的生物体如昆虫、鸟类和哺乳动物的进化产生了深远影响。其他的这些生物体变成了这些植物的花粉传播者,从而确保植物和它的动物搭档的持续性发展。

        研究人员逐渐了解到这些相互作用的亲密性和重要性,因为植物和它的花粉传播者因为人类活动导致的栖息地的丧失和环境污染而濒临灭绝。近期的有个蜜蜂群落瓦解的警钟凸现了昆虫花粉传播者不但是人类使用蜂蜜的“庄稼地”而且还是支持我们赖以生存的生态系统的植物的亲密伙伴。

        花结构具有重要的进化和生态意义。雄花和雌花生殖部分的位置和尺寸的细微差别都能够决定这些花如何被昆虫、鸟类、动物、风或花朵自己传粉。遗传因素决定了胚胎如何生长、果实如何定位以吸引潜在的传粉者或者什么时候掉落到地上。花粉从植物传播出来的时间和方法决定了是否一个经过改造并具有了对害虫抗性的植物还对其他更有益的昆虫产生影响。

        科学家竞相深入分析这些细微差别和相互作用,以及威胁许多植物生存的栖息地的丧失和大气变化及它们的传粉者。花基因组计划是来自美国和其他国家的实验室联合项目,其目的在于构建含有不同科开花植物的大量基因组的表达模式的对比数据的数据库。

        从林奈(Linnaeus)开始,动植物分类学家根据一些形态基础将植物和动物进行分类。随着DNA测序技术带来的革新,植物和动物已经开始根据它们夺得基因序列来分类。这两个分类领域往往会产生相矛盾的结果,但是随着越来越多的基因组被测序以及对大量基因的功能研究,植物学家和动物学家都已经开始了解到基因序列单独是不能解释多样性的。

        在过去的数年里,科研人员开始鉴定基因群即基因网络,这种网络控制着决定生物体最终形式的复杂程序。另外,不编码蛋白质的基因组部分在解释生物多样性中的意义也逐渐被认识。