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Lululu 城环学院王志恒课题组在Science Advances发文揭示被子植物花对称性的时空方法
发布日期:2024-10-05 04:29 点击次数:64近日Lululu,北京大学城市与环境学院宏不雅生态学王志恒教讲课题组在Science Advances在线发表了题为“Global distribution and evolutionary transitions of floral symmetry in angiosperms”的商论说文,该商议商量了被子植物花对称性的时空方法过甚对忻悦变化的反应,强调了忻悦变化对被子植物花部特征的进攻影响。
有性繁育系统是被子植物宏不雅进化和植物顺应忻悦的要津特征,对植物种群保管和不竭、群落动态及生态系统的领路至关进攻。花的产生和进化是被子植物进化的进攻绚丽,花的对称性(floral symmetry)算作被子植物花部结构的典型特征,是植物传粉详尽征的进攻构成部分之一,在植物与传粉者的互相作用中起着进攻作用,连年来成为植物发育、进化、生态及分子生物学的商议要点之一。
花对称性主要包括放射对称和两侧对称两种形式。放射对称是指花中扫数同类型的器官都都备疏通,且均匀地成列在花托周围,具有两个或两个以上对称面;两侧对称则是指通过花中心轴只须一个对称面能将其分红平等的两半(图1)。花对称性算作进攻的花部特征,一方面与传粉战术密切筹谋,也潜在地赋予植物花部特征乃至植物对高温的顺应。因此,花对称性可能与传粉战术和忻悦的变化共同进化。
图1 花对称性暗意图(Rudall & Bateman 2004)
另一方面,化石商议标明被子植物运行发源的花为放射对称,而两侧对称的花则是放射对称花的繁衍景象。其中,两侧对称的花部结构的出现和进化被以为是被子植物进化,也即物种变成和分化的要津推能源之一。可是,以往筹谋的商议多基于生物学角度和种群水平,筹谋花对称性的生态和进化的假说过甚考据并莫得引起富有眷注。因此,在大圭臬上跨类群、系统性地商量花对称性的生物地舆方法及历史演化动态,对咱们全面领路物种万般性情局和生态系统功能领路性的变成机制具有进攻兴味。
本文通过网罗向上279,877个被子植物物种的花对称性,聚首这些物种的地舆散布数据,描写了天下圭臬被子植物花对称类型构成的生物地舆方法,探索了花对称性构成的生物地舆方法过甚主导因子。同期,基于当今已发表的较为完好的宏系统发育树,运用祖宗景象重建和进化速度忖度等进化生物学方法Lululu,探究了两侧对称型对被子植物分化的促进作用的多数性,分析了花对称性的历史动态方法过甚对畴前忻悦的反应。
图2 放射对称花的被子植物物种的天下地舆方法
婷儿 勾引该商议定量分析了天下不同花对称型植物的散布和占比情况,发现放射对称占比最高,占天下被子植物的60.8%,两侧对称花的物种比例为39.2%。不同花对称性的物种比例进展出彰着的纬度梯度方法,放射对称物种的比例跟着纬度的升高而加多,而两侧对称物种的比例则呈镌汰趋势(图2)。太阳放射、现代温度和第四纪以来的温度变化主要影响了花对称性频率的地舆变异(图3)。
图3 环境规划因子对天下花对称频率变化的(相对)进攻性
从进化圭臬来看,放射对称到两侧对称的进化迂曲主导了花对称进化,尽管在通盘重生代,这种迂曲率跟着畴前温度的镌汰而镌汰(图4)。值得珍贵的是,与以往基于一些姊妹类群的对比商议发现不同,课题组用天下近28万个被子植物物种的商议发现花的两侧对称结构对被子植物的万般化的促进作用并未几数(图5)。
图4 被子植物花对称性随重生代以来的忻悦变化的宏不雅进化动态。A清楚放射对称Actinomorphy,Z清楚两侧对称Zygomorphy
图5 花对称性(两侧对称-Zygomorphy与放射对称-Actinomorphy)及一个具两种景象的荫藏特征(H1与H2)对被子植物物种变成率、弃世率和净万般化的影响
商议遵守标明,忻悦变化,高出是温度变化,可能介导了被子植物花对称性的时空方法,异日的忻悦变化可能会对不同花对称性的物种的万般性和散布产生不同的影响,进而影响天下植被结构。
论文第一作家为北京大学宏不雅生态学课题组原博士后、西北工业大学生态环境学院副援救王芸芸Lululu,通信作家为王志恒。其他互助者还包括北京大学宏不雅生态学课题组博士生罗奥、挪威卑尔根大学Dimitar Dimitrov副援救、四川大学徐晓婷副援救、英国谢菲尔德大学Robert P. Freckleton援救和西北工业大学郝占庆援救。