為什么水果顏色如此多變?果實(shí)顏色中暗藏哪些秘密？

為什么水果的顏色如此多變?果實(shí)的顏色中，又暗藏著哪些不為人知的秘密?

近日，國(guó)際著名期刊《全球生態(tài)和生物地理學(xué)》在線發(fā)表了一篇來(lái)自中科院昆明植物研究所東亞植物多樣性與生物地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)西南野生生物種質(zhì)資源庫(kù)研究團(tuán)隊(duì)的成果，他們從系統(tǒng)發(fā)育分析方面揭示了果實(shí)顏色演化、生物地理學(xué)和多樣性之間的關(guān)系，從而揭開(kāi)了植物鮮為人知的一面。

顏色進(jìn)化受食果鳥(niǎo)取食偏好影響

果實(shí)是植物界進(jìn)化到高級(jí)階段的產(chǎn)物，是被子植物特有的繁殖器官，同時(shí)也是被子植物為繁衍自己與食果者互惠共贏的公平手段，也推動(dòng)了人類(lèi)文明從漁獵走向農(nóng)耕。對(duì)果實(shí)多樣性開(kāi)展研究，特別是明晰果實(shí)顏色為何如此豐富多變，一直是植物學(xué)和生態(tài)學(xué)領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。

此前，中科院西雙版納熱帶植物園的科研人員通過(guò)使用紅、黑、黃、藍(lán)、綠5種顏色的人工果實(shí)和相同顏色的自然果實(shí)，對(duì)有野外捕獲經(jīng)驗(yàn)、主要以果實(shí)為食的紅耳鵯、白喉紅臀鵯、黑冠黃鵯、藍(lán)喉擬啄木鳥(niǎo)4種鳥(niǎo)類(lèi)，和人工飼養(yǎng)長(zhǎng)大無(wú)野外捕食經(jīng)驗(yàn)的同種食果鳥(niǎo)進(jìn)行取食選擇實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證取食選擇與果實(shí)顏色的相互關(guān)系。

結(jié)果表明，所有的食果鳥(niǎo)都喜好紅色的人工果實(shí);野外捕獲的有經(jīng)驗(yàn)食果鳥(niǎo)喜好紅色和黑色自然果實(shí);人工飼養(yǎng)的無(wú)經(jīng)驗(yàn)同種食果鳥(niǎo)喜好黑色自然果實(shí)，之后才是紅色;所有的鳥(niǎo)類(lèi)都不喜好自然或者人工綠色果實(shí)。研究認(rèn)為食果鳥(niǎo)的取食偏好，或許是果實(shí)顏色進(jìn)化的一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。

分析了280余種白珠樹(shù)族果實(shí)

其實(shí)，在植物演化的歷程中，果實(shí)又何嘗不是攜帶著植物好奇而走向未知疆域的“嫦娥號(hào)”呢?

中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所植物多樣性與基因組學(xué)團(tuán)隊(duì)李德銖研究員和植物多樣性演化與生態(tài)適應(yīng)團(tuán)隊(duì)王紅研究員所領(lǐng)導(dǎo)的小組，通過(guò)與美國(guó)亞利桑那大學(xué)進(jìn)化與生態(tài)學(xué)系、美國(guó)德克薩斯植物研究所等機(jī)構(gòu)合作，對(duì)環(huán)太平洋分布的單系類(lèi)群杜鵑花科白珠樹(shù)族280余種果實(shí)顏色類(lèi)型開(kāi)展了演化機(jī)制研究。

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種進(jìn)化生態(tài)學(xué)和生物地理學(xué)方法與技術(shù)路徑，解析了白珠樹(shù)族果實(shí)顏色類(lèi)型、歷史擴(kuò)散頻次、海拔和緯度等地理分布、物種分化速率四者的關(guān)系，并量化了這四個(gè)變量相互之間的影響比例。

研究發(fā)現(xiàn)，不同果實(shí)顏色與歷史擴(kuò)散頻次、地理分布、物種分化速率具有不同程度的顯著相關(guān)性。具有紅色果實(shí)的譜系多分布在高緯度和低海拔地區(qū)，其物種數(shù)量少，物種分化速率較低，但歷史擴(kuò)散頻次較高，更容易進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播;而具有藍(lán)紫色果實(shí)的譜系，則多分布在低緯度和高海拔地區(qū)，其歷史擴(kuò)散頻率較低，但物種數(shù)量多，物種分化速率較高，更趨向于在低緯度特別是熱帶山地就地物種分化。

驗(yàn)證威爾遜“物種循環(huán)”假說(shuō)

果實(shí)初結(jié)時(shí)，葉綠素占主要優(yōu)勢(shì)，大都呈綠色。逐漸生長(zhǎng)時(shí)，植物自身會(huì)放出催熟激素——乙烯，來(lái)促進(jìn)植物成熟。乙烯除催熟外，還能促使果實(shí)合成更多的類(lèi)葉色素，較強(qiáng)的太陽(yáng)光也能幫助類(lèi)葉色素合成，因此太陽(yáng)光照的一面果實(shí)往往會(huì)變紅。最后，葉綠素停止合成，呈黃色的類(lèi)葉色素占了主要成分，果實(shí)就馬上變成黃色了。至于水果最后都會(huì)變成褐色、黑色，是因?yàn)楣麑?shí)中含有一種叫多元酚的物質(zhì)，它在氧化酶催化下被空氣中的氧氣氧化成褐色和黑色的醌類(lèi)化合物。

研究人員利用系統(tǒng)發(fā)育學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、生物地理學(xué)的綜合方法，首次在一個(gè)單系類(lèi)群中，揭示了果實(shí)顏色的演化規(guī)律和生態(tài)功能分化，并將果實(shí)顏色對(duì)擴(kuò)散、地理分布、物種分化速率三者的影響進(jìn)行了量化，解析了該類(lèi)群的環(huán)太平洋分布格局成因。

同時(shí)，從果實(shí)顏色演化的角度，驗(yàn)證了由美國(guó)著名博物學(xué)家威爾遜于1961年提出的“物種循環(huán)”假說(shuō)，亦即物種分布區(qū)存在“擴(kuò)張—收縮—新擴(kuò)張”。此前人們對(duì)這一假說(shuō)存在很大爭(zhēng)議，這項(xiàng)最新研究從與擴(kuò)散事件相關(guān)的果實(shí)顏色上、在植物類(lèi)群上為“物種循環(huán)”這種大尺度地理分布格局的形成方式找到了關(guān)鍵證據(jù)。(趙漢斌)

關(guān)鍵詞： 水果顏色 秘密