解密“花花”世界

方才闭幕的2019中国北京世界园艺博览会，聚集了全世界的奇珍异花，它们千娇百媚、多姿多彩，令人琳琅满目。那么，花为什么会有如斯多的品种？分歧类型的花之间有何干系？哪些花是最原始的？中国迷信院植物研讨所（以下简称植物所）研讨员孔宏智研讨组为懂得密植物的“花花”世界，历久从事着与花和花器官来源与多样化有关的研讨。

花的多样性为年夜众所熟知。但是，花的多样性是若何退化而来的，今朝尚不清晰，这方面的研讨也是以成为植物学和退化生物学中的热门。“因为决议花表型多样性的身分有好多，如花托的外形、年夜小以及花器官的陈列方法、数目、类型、外形和色彩等，是以花多样化面前潜在的机制非常庞杂。”孔宏智告知《中国迷信报》。

日前，该团队在花多样化发育机制的研讨方面获得新停顿。经过对花发育所需阅历的次要进程及其分子机制停止总结，研讨人员初次从发育法式改动的角度商量了花多样化的缘由和机制，以为四个次要发育法式的改动招致了花的多样化。近日，相干结果揭橥于《天然—植物学》。

锁定花症结发育环节

花是被子植物（也称有花植物）特有的繁衍构造，关于果实和种子的构成至关主要。迷信界广泛以为，花的来源和多样化招致了被子植物的来源和闹热，从而深入地改动了海洋生态零碎的格式。作为被子植物症结立异性状的花，也逐步成为被子植物分类、零碎和演变研讨的核心。

世界上约有30万种被子植物，每栽种物的花都不年夜雷同。树立植物的“性命之树”、提醒分歧类型花之间的退化关系是一项“超等工程”。

论文通信作者孔宏智表现，处理这个成绩，须要两方面的常识积聚：一是退化，二是发育。“今朝，研讨人员曾经不再知足于发明一个或几个决议某个花部性状的基因了，他们更愿望以微观的视野来说明花来源和多样化的缘由和机制成绩。”

现实证实，搜集和甄选文献材料的进程自己就非常庞杂且任务量宏大。论文第一作者、植物所副研讨员山红艳引见，该研讨不只涵盖近期有关花器官产生、身份决议、形状产生和成熟相干的研讨停顿，还要找到百年以前的不雅点，并佐以新的迷信数据。

那么，这些文献材料能答复什么成绩呢？孔宏智以为，植物和其他多细胞生物多样化的实质是相干发育法式的多样化。在发育的晚期阶段，分歧物种的花其实并无分明差别。然则，在发育进程中，这种差别逐步浮现。是以，研讨团队年夜胆假定，一些渐变的产生改动了花的发育法式，从而发生了与原始类型分歧的花。

普通来说，花的发育有两年夜症结环节，一是花托的发育，二是花器官的发育。在文献梳理进程中，研讨人员发明对花托的研讨存在年夜量空白，但对花器官的研讨绝对完美。

四年夜法式破解谜题

花的千姿百态集中表现在花器官上，而花器官平日包含花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊。关于分歧的花来说，四者不只形状和功效分歧，并且数量、年夜小和陈列方法也存在差别。那么，这些差别从何而来呢？

经由梳理，孔宏智研讨团队发明，与花多样化有关的发育法式次要有四个，即花器官的产生、花器官的身份决议、花器官的形状建成以及花器官的成熟。

花器官从花原基上的产生是症结的第一步，它决议未来构成若干个花器官以及这些花器官的陈列方法是轮状的、螺旋状的照样不规矩的。

“某个花器官原基最终发育成花萼、花瓣、雄蕊或许雌蕊，则是由花器官身份决议法式决议的。花器官身份决议法式的改动，会招致花器官类型和数量的改动，甚至单性花的发生。”山红艳说。

在肯定其“身份”的同时，花器官进入了形状建成的进程；花瓣的最终外形，无论其是片状、喇叭状、管状，照样二唇形，都是经过形状建成构成的。

在这个进程中，部分区域发展速度的差别会对花器官的最终外形发生影响。平日，发展速度快的花器官往往较年夜，而发展停止的花器官能够会退步或消逝。孔宏智举例说，重瓣牡丹往往有好多花瓣，不雅赏性强，但其野生“祖先”平日只要5个花瓣。这种改动的产生源于花瓣发育法式向雄蕊甚至雌蕊的扩大，招致本来应当发育成雄蕊或雌蕊的花器官酿成了花瓣。

在形状建成的前期，花器官开端进入成熟阶段，构成分歧的色、喷鼻和味。那么，是什么招致了花器官在视觉、味觉和嗅觉后果上的差别呢？孔宏智引见说：“这是因为花器官进入成熟阶段后发生了分歧的次生代谢产品。”

“这四个发育法式的改动，可以说明年夜部门花器官多样化的缘由，但不克不及说明花托的多样性。”孔宏智说。

一位不肯泄漏姓名的国际同业表现，与这个主题有关的综述有好多，但年夜多避实就虚，枚举一些已有的研讨成果。这篇综述视野高，从发育法式改动的角度懂得花器官多样化的缘由和机制，并给出了好多例子，具有很主要的指点感化。别的，这篇综述的制图美丽活泼，有助于懂得花多样化的多个方面，包含其视觉、嗅觉和味觉后果。

开辟出更多形式植物

懂得了花多样化的发育机制之后，研讨人员关于分歧花构成的缘由和机制加倍明晰，但不肯定性仍然存在。

山红艳泄漏，将来的研讨中，研讨团队将参加花托的研讨，并进一步扩增研讨的物种。

此外，在被子植物尤其是基部被子植物和基部真双子叶植物中，还存在好多类群，其花器官呈螺旋状陈列，且器官数量不固定，这阐明花的根本构造具有可塑性。