植物

早期陸生植物的適應(yīng)性進(jìn)化

早期陸生植物形態(tài)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，卻具有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。先前的研究表明，特有基因往往對(duì)于物種適應(yīng)特殊環(huán)境具有重要的作用。然而對(duì)于這些基因的起源及其功能機(jī)制等方面的研究卻相對(duì)欠缺。近期，研究者發(fā)現(xiàn)小立碗蘚hemerythrin基因起源于真菌向早期陸生植物的水平基因轉(zhuǎn)移事件，hemerythrin基因在小立碗蘚中通過(guò)改變蛋白編碼順序，演化出一個(gè)新雙編碼基因YAN/AltYAN。分子遺傳學(xué)及生理生化證據(jù)表明，YAN/AltYAN通過(guò)參與小立碗蘚脂肪酸、油體、蠟質(zhì)結(jié)晶等脂類代謝過(guò)程，介導(dǎo)了小立碗蘚的脫水耐受生物學(xué)過(guò)程。令人驚奇的是，現(xiàn)有的證據(jù)顯示hemerythrin也極可能同樣參與到植物油體形成與抗干旱過(guò)程。該研究對(duì)于認(rèn)識(shí)物種特有基因的演化方式以及揭示陸生植物如何適應(yīng)特殊環(huán)境提供了新的理論觀點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)證據(jù)。（Nature communication 2018，9：1555）

花性狀的進(jìn)化機(jī)制

花作為植物的重要繁殖器官，是被子植物進(jìn)化的重要標(biāo)志。但是，花結(jié)構(gòu)與生理功能之間關(guān)系的研究仍存在許多空白?；ê腿~片一樣，通常是植物冠層最熱最干燥的終端結(jié)構(gòu)，有些植物的花也具有氣孔，會(huì)因蒸騰而損失大量水分。花朵萎蔫將阻礙傳粉，影響繁殖效率，因此維持花朵的水分平衡和膨壓對(duì)植物的繁衍具有重要意義。近期，研究者以27種被子植物的花和葉片為研究材料，利用植物系統(tǒng)發(fā)育分析方法研究了花和葉片功能性狀的適應(yīng)與進(jìn)化機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，盡管花瓣和萼片的脈密度和氣孔密度低于葉片，并與葉片的脈密度和氣孔密度成比例變化。但是，花瓣的脈密度和氣孔密度之間沒(méi)有呈現(xiàn)相關(guān)性。說(shuō)明花和葉片的進(jìn)化選擇壓不同，提高葉片的光合速率被視為選擇小細(xì)胞的一個(gè)過(guò)程，這增加了葉片的氣孔密度和葉脈密度。花的功能不同于葉片，選擇壓按比例保持花脈和氣孔組織之間協(xié)調(diào)的投資不太強(qiáng)烈。然而，花瓣的脈密度和氣孔密度間的較弱關(guān)系可能暗示角質(zhì)層對(duì)花瓣水分維持有潛在貢獻(xiàn)。（New Phytologist 2018，doi：10.1111/nph.15210）

馬先蒿屬同域分布物種間的生殖隔離

近緣物種在同一群落中共存機(jī)制是進(jìn)化生態(tài)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。物種是進(jìn)化過(guò)程中一系列連續(xù)的物種形成事件的結(jié)果，往往處于動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程中。種間生殖隔離的研究能深入理解物種形成的動(dòng)態(tài)過(guò)程和鑒定物種形成的關(guān)鍵性狀和生態(tài)因子。馬先蒿屬是列當(dāng)科半寄生植物，我國(guó)分布有360余種，其中約2/3的種類集中分布于喜馬拉雅-橫斷山區(qū)。在該區(qū)域的高山和亞高山草甸和森林中，馬先蒿屬的多個(gè)物種常常同域分布，同期開花，并且共享熊蜂屬的傳粉昆蟲。馬先蒿屬物種的機(jī)械隔離已有大量研究，表明同域分布物種由于花冠形態(tài)多樣化，其花粉落置在同一傳粉熊蜂身體的不同部位，從而減少種間花粉傳遞，具有極強(qiáng)的傳粉前隔離。然而，到目前為止，傳粉后隔離對(duì)這些種對(duì)的總生殖隔離的貢獻(xiàn)以及對(duì)該屬生殖隔離多個(gè)隔離因子的標(biāo)準(zhǔn)量化研究尚未見(jiàn)報(bào)道。近期，研究者對(duì)玉龍雪山同域分布的馬先蒿種對(duì)，即同時(shí)具有花蜜和花粉報(bào)酬的康泊東葉馬先蒿和纖裂馬先蒿，以及只提供花粉報(bào)酬的鶴首馬先蒿和纖裂馬先蒿的傳粉前和傳粉后六個(gè)隔離因子的強(qiáng)度進(jìn)行了精細(xì)的量化研究。研究表明三種馬先蒿共享四種熊蜂（桔尾熊蜂、安韋熊蜂、灰熊蜂和疏熊蜂）作為傳粉昆蟲。熊蜂個(gè)體的訪花忠誠(chéng)度較高，然而種間交叉訪問(wèn)依然會(huì)發(fā)生，特別是在花蜜報(bào)酬的兩種馬先蒿間出現(xiàn)種間交叉訪問(wèn)的頻率較高，因此傳粉前隔離并不完全。傳粉后隔離在兩個(gè)種對(duì)中均完全阻斷了基因流，研究發(fā)現(xiàn)兩個(gè)傳粉后隔離的不親和識(shí)別位點(diǎn)在于花粉管萌發(fā)階段和種子形成階段。該研究提出基于不同種花粉落置在熊蜂體表不同位置的花部隔離對(duì)減少種間花粉干擾具有重要性，同時(shí)指出這種傳粉前隔離模式在以往的研究中被過(guò)度強(qiáng)調(diào)，而傳粉后隔離對(duì)現(xiàn)存馬先蒿屬的物種共存和維持可能起著更加重要的作用的新觀點(diǎn)。（Plant Biology 2018，doi：10.1111/plb.12833）