研究發現:植物的花壽命可能呈現縮短趨勢
記者28日從中國科學院昆明植物研究所獲悉,該所在花壽命生物地理格局及進化適應方面取得重要進展。研究發現:在全球氣候持續變暖以及極端高溫事件頻繁發生的背景下,植物的花壽命可能呈現出縮短的趨勢,進而加劇植物傳粉不足,引起植物種群或地理分佈的變化。
(a)溫度、花粉數量和系統發育關係對花壽命變異的貢獻;(b)溫度和花粉數量對花壽命影響的結構方程模型
花,自古以來就是唯美愛情的傳遞者;於植物而言,花更是種群延續的必需器官。一朵花從開放到調謝的持續時間,被稱為花壽命,是植物重要的繁殖性狀。植物的花壽命表現出巨大的差異,有的“曇花一現”幾小時,有的卻能徐徐綻放數十日之久。即便是同一科、同一屬或同一物種的不同居群間,花壽命都表現出多樣的變化。自植物學家Kerner von Marilaun在1895年首次關注到植物花壽命的巨大差異以來,花壽命的生態和進化適應機制一直是植物進化生物學家關注的焦點。但是,目前我們對植物花壽命的生物地理格局及其影響因素等方面仍然缺乏系統的認識。
中國科學院昆明植物研究所高山植物多樣性研究團隊的研究人員蒐集了全球818種被子植物的花壽命數據,利用貝葉斯系統發育混合模型探討了“花壽命的全球生物地理格局是怎樣的?”“花壽命受哪些因素的控制?”等科學問題。
在所有调查的被子植物中,平均花寿命为4.5天,其中最短的仅2小时,最长达33天,相差400倍;花寿命具有较强的系统发育信号,表明亲缘关系越近的植物,花寿命越相似;随着纬度和海拔的增加,花寿命明显延长,赤道附近的平均花寿命为2天,而北纬50度和南纬50度的平均花寿命分别达到4.9天和3.9天;与传统观点不同,自交不亲和植物、草本植物、昆虫传粉植物、大花植物的花寿命并不比自交亲和植物、木本植物、脊椎动物传粉植物和小花植物的花寿命长;每朵花产生的花粉数量越多或传粉成功指数越低,花寿命越长;在高温、干旱以及强太阳辐射地区,植物倾向于短的花寿命。而同时考虑所有的生物和非生物因素时,只有开花季的温度(负相关)和花粉数量(正相关)对花寿命具有显著的影响,分别解释了26%和10%的变异,说明植物花寿命主要受所在环境的温度的影响。
該研究彌補了花壽命在宏觀尺度上的變化格局,系統揭示了花壽命主要受哪些因素的影響。由於與溫度相關的生理成本(如呼吸和蒸騰)是影響花壽命的主要決定因素,在全球氣候持續變暖以及極端高溫事件頻繁發生的背景下,植物的花壽命可能呈現出縮短的趨勢,進而加劇植物傳粉不足,引起植物種群或地理分佈的變化。研究結果為全球氣候變化下植物多樣性的保護提供了參考。
相關研究以Global analysis of floral longevity reveals latitudinal gradients and biotic and abiotic correlates為題於近日發表在國際植物學期刊New Phytologist上。