植物為什么發(fā)育出豐富多彩的苞片？中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所孫航院士團(tuán)隊(duì)在對(duì)喜馬拉雅—橫斷山冰緣帶“溫室植物”——蓼科的塔黃和苞葉大黃等進(jìn)行長(zhǎng)期研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)、全面總結(jié)了被子植物苞片的生態(tài)功能及其進(jìn)化驅(qū)動(dòng)機(jī)制。研究結(jié)果顯示，植物的苞片可能受到多種因素的選擇，故而呈現(xiàn)豐富多樣的形態(tài)特征。

相關(guān)研究成果于近日發(fā)表于生物學(xué)旗艦期刊Biological Reviews。

圖為豐富多彩的苞片。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所 供圖

苞片，是一種高度特化的、與花相關(guān)，但又是非花起源的似葉器官。苞片具有豐富多樣的形態(tài)特征：顏色方面，具有從綠色到白色、紅色、黃色、粉色和紫色以及多色，甚至隨著發(fā)育時(shí)間的不同，苞片顏色發(fā)生改變；形狀方面，包括了葉形、杯形、船形和花瓣?duì)钜约伴L(zhǎng)絲狀等；大小方面，苞片呈現(xiàn)出巨大的變異，有的寬達(dá)近80厘米，有的卻只有區(qū)區(qū)1毫米，相差近800倍。苞片著生位置多樣，有著生在花序梗的基部，有著生在小花梗上，有的則密集著生形成杯狀或鐘狀。

苞片廣泛分布于被子植物的各個(gè)類群，為多次獨(dú)立起源。在眾多具有苞片的植物類群中，最受關(guān)注的是蓼科大黃屬植物——塔黃。該植物在開(kāi)花時(shí)，整個(gè)花序被乳黃色苞片包裹，形成內(nèi)部中空的結(jié)構(gòu)，狀如寶塔，高達(dá)2米，被稱為“溫室植物”。

自1855年英國(guó)人虎克首次在錫金發(fā)現(xiàn)塔黃以來(lái)，特化苞片的進(jìn)化適應(yīng)機(jī)制一直備受植物學(xué)家和生態(tài)學(xué)家的關(guān)注。一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，研究人員普遍認(rèn)為植物發(fā)育苞片主要是為了吸引傳粉者。然而，在許多植物類群，苞片與花的發(fā)育并不同步，如：塔黃的苞片從開(kāi)花前一直保留至種子成熟，說(shuō)明苞片應(yīng)當(dāng)還具有其他方面的功能，即受到非傳粉者選擇壓力的驅(qū)動(dòng)。

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所孫航院士團(tuán)隊(duì)基于對(duì)塔黃和苞葉大黃等進(jìn)行的長(zhǎng)期研究，發(fā)現(xiàn)苞片具有吸引傳粉者、防御植食者、幫助種子擴(kuò)散、適應(yīng)非生物脅迫因子、進(jìn)行光合作用促進(jìn)種子發(fā)育等多重功能，甚至在不同發(fā)育時(shí)期遭受不同的選擇壓力。

研究團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了一個(gè)來(lái)自41個(gè)科、包含256個(gè)物種或類群的數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)果顯示，83.2%的植物物種或類群的苞片具有多種功能。例如，塔黃的苞片在開(kāi)花前為花器官的發(fā)育提供保護(hù)作用，花期則通過(guò)增溫、防雨、防紫外線和防風(fēng)等促進(jìn)花粉發(fā)育與萌發(fā)、以艷麗的顏色吸引傳粉昆蟲，果實(shí)發(fā)育期則為種子和傳粉蕈蚊幼蟲的發(fā)育提供良好的“微環(huán)境”。黃蓉花的苞片在開(kāi)花前為綠色，具有光合作用的功能，花期變?yōu)榘咨蜃仙绕G麗的顏色吸引傳粉昆蟲，并分泌脂類化合物作為傳粉昆蟲的回報(bào)，開(kāi)花結(jié)束后又變?yōu)榫G色進(jìn)行光合作用促進(jìn)種子發(fā)育并隱蔽果實(shí)減少植食者取食。

研究人員認(rèn)為，探討苞片進(jìn)化與適應(yīng)意義的研究，僅關(guān)注一個(gè)或幾個(gè)因素時(shí)，這些因素的選擇壓力會(huì)被低估或高估，應(yīng)同時(shí)考慮所有可能的選擇因素；并采用多組學(xué)手段，從機(jī)制上深入回答苞片的進(jìn)化與生態(tài)功能。

記者? 胡遠(yuǎn)航

來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)