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(lèi)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(lèi)研究所的PeterEndress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(lèi)型的開(kāi)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(shù)屬不同種植物的花結(jié)構(gòu)。這些話(huà)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(kāi)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(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)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?lèi)活動(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(chóng)花粉傳播者不但是人類(lèi)使用蜂蜜的“莊稼地”而且還是支持我們賴(lài)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(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)、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。花粉從植物傳播出來(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(chóng)抗性的植物還對(duì)其他更有益的昆蟲(chóng)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?;ɑ蚪M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(kāi)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(kāi)始,動(dòng)植物分類(lèi)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(lèi)。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(kāi)始根據(jù)它們奪得基因序列來(lái)分類(lèi)。這兩個(gè)分類(lèi)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(kāi)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(kāi)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)。
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