為什么水果的顏色如此多變?果實的顏色中,又暗藏著哪些不為人知的秘密?
近日,國際著名期刊《全球生態(tài)和生物地理學》在線發(fā)表了一篇來自中科院昆明植物研究所東亞植物多樣性與生物地理學重點實驗室和中國西南野生生物種質(zhì)資源庫研究團隊的成果,他們從系統(tǒng)發(fā)育分析方面揭示了果實顏色演化、生物地理學和多樣性之間的關(guān)系,從而揭開了植物鮮為人知的一面。
顏色進化受食果鳥取食偏好影響
果實是植物界進化到高級階段的產(chǎn)物,是被子植物特有的繁殖器官,同時也是被子植物為繁衍自己與食果者互惠共贏的公平手段,也推動了人類文明從漁獵走向農(nóng)耕。對果實多樣性開展研究,特別是明晰果實顏色為何如此豐富多變,一直是植物學和生態(tài)學領(lǐng)域關(guān)注的熱點。
此前,中科院西雙版納熱帶植物園的科研人員通過使用紅、黑、黃、藍、綠5種顏色的人工果實和相同顏色的自然果實,對有野外捕獲經(jīng)驗、主要以果實為食的紅耳鵯、白喉紅臀鵯、黑冠黃鵯、藍喉擬啄木鳥4種鳥類,和人工飼養(yǎng)長大無野外捕食經(jīng)驗的同種食果鳥進行取食選擇實驗,驗證取食選擇與果實顏色的相互關(guān)系。
結(jié)果表明,所有的食果鳥都喜好紅色的人工果實;野外捕獲的有經(jīng)驗食果鳥喜好紅色和黑色自然果實;人工飼養(yǎng)的無經(jīng)驗同種食果鳥喜好黑色自然果實,之后才是紅色;所有的鳥類都不喜好自然或者人工綠色果實。研究認為食果鳥的取食偏好,或許是果實顏色進化的一個驅(qū)動因素。
分析了280余種白珠樹族果實
其實,在植物演化的歷程中,果實又何嘗不是攜帶著植物好奇而走向未知疆域的“嫦娥號”呢?
中國科學院昆明植物研究所植物多樣性與基因組學團隊李德銖研究員和植物多樣性演化與生態(tài)適應團隊王紅研究員所領(lǐng)導的小組,通過與美國亞利桑那大學進化與生態(tài)學系、美國德克薩斯植物研究所等機構(gòu)合作,對環(huán)太平洋分布的單系類群杜鵑花科白珠樹族280余種果實顏色類型開展了演化機制研究。
研究團隊通過多種進化生態(tài)學和生物地理學方法與技術(shù)路徑,解析了白珠樹族果實顏色類型、歷史擴散頻次、海拔和緯度等地理分布、物種分化速率四者的關(guān)系,并量化了這四個變量相互之間的影響比例。
研究發(fā)現(xiàn),不同果實顏色與歷史擴散頻次、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,但歷史擴散頻次較高,更容易進行遠距離傳播;而具有藍紫色果實的譜系,則多分布在低緯度和高海拔地區(qū),其歷史擴散頻率較低,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。
驗證威爾遜“物種循環(huán)”假說
果實初結(jié)時,葉綠素占主要優(yōu)勢,大都呈綠色。逐漸生長時,植物自身會放出催熟激素——乙烯,來促進植物成熟。乙烯除催熟外,還能促使果實合成更多的類葉色素,較強的太陽光也能幫助類葉色素合成,因此太陽光照的一面果實往往會變紅。最后,葉綠素停止合成,呈黃色的類葉色素占了主要成分,果實就馬上變成黃色了。至于水果最后都會變成褐色、黑色,是因為果實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化合物。
研究人員利用系統(tǒng)發(fā)育學、進化生態(tài)學、生物地理學的綜合方法,首次在一個單系類群中,揭示了果實顏色的演化規(guī)律和生態(tài)功能分化,并將果實顏色對擴散、地理分布、物種分化速率三者的影響進行了量化,解析了該類群的環(huán)太平洋分布格局成因。
同時,從果實顏色演化的角度,驗證了由美國著名博物學家威爾遜于1961年提出的“物種循環(huán)”假說,亦即物種分布區(qū)存在“擴張—收縮—新擴張”。此前人們對這一假說存在很大爭議,這項最新研究從與擴散事件相關(guān)的果實顏色上、在植物類群上為“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)
凡本網(wǎng)注明“XXX(非中國微山網(wǎng))提供”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和其真實性負責。
大眾網(wǎng)·海報新聞記者張穩(wěn)呂樂田陽孫震泰安報道時值深秋,泰安市邱家店鎮(zhèn)姚家坡村迎來了一年中最忙碌的時節(jié)——作為全國最大的“秋褲村”,每
2022-10-29 18:34
在中國,每12秒有1人發(fā)生卒中,每21秒有1人死于卒中,腦血管病已成為中國居民第一位的死亡原因,早期預防顯得尤為重要。每年10月29日是“世界
2022-10-29 18:39
10月28日上午,全國首個航運企業(yè)集成化審批服務平臺在青島自貿(mào)片區(qū)啟動。該平臺運用數(shù)據(jù)中臺、AI人工智能、電子簽名等技術(shù),將涉及水路運輸、
2022-10-29 18:37
海報評論員朱延魯10月28日,山東公布了2022年前三季度全省經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)。根據(jù)地區(qū)生產(chǎn)總值統(tǒng)一核算結(jié)果,前三季度,全省生產(chǎn)總值為64409億元,
2022-10-29 18:31
作為正規(guī)醫(yī)院,南昌豐益肛腸醫(yī)院在改善就醫(yī)環(huán)境、降低就醫(yī)費用、優(yōu)化就醫(yī)流程方面下功夫;實行的無假日醫(yī)院制度,為上班族看病提供便利;通過
2022-10-29 17:53
10月28日,山東發(fā)布了前三季度的全省經(jīng)濟運行情況。前三季度全省生產(chǎn)總值64409億元,同比增長4 0%。跑贏3 0%的全國大盤,經(jīng)濟大省山東交出了一
2022-10-29 15:41
大眾網(wǎng)·海報新聞記者解強民通訊員姜雁群濟南報道10月28日,濟南軌道交通3號線二期設(shè)備工程開工活動在稻香站舉行,標志著濟南軌道交通3號線二
2022-10-29 15:32
大眾網(wǎng)·海報新聞記者梁雯濟南報道11月9日至10日,2022全國中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大會將于山東國際會展中心舉行。本次大會主題為“創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展數(shù)
2022-10-29 15:36
大眾網(wǎng)·海報新聞記者孫杰濟南報道10月28日,由中國聯(lián)合國協(xié)會主辦、外交部國際司支持、山東大學承辦的第十八屆中國模擬聯(lián)合國大會開幕。此次
2022-10-29 15:42
測評每天護膚一小步變美就更進一步啦,因為對于好肌膚,我們不管是化妝還是素顏都會顯得好看,今天想和大家分享一下本人親自測評護膚品--鄭
2022-10-29 14:12