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昆明植物所在植物對花蜜和花色素重吸收研究中取得新進展

  花朵凋落這一自然現象一直受到了人們的關注。“落紅不是無情物,化作春泥更護花”,清代詩人龔自珍在《己亥雜詩》中的著名詩句就描述過花朵凋落和母體植株營養物質循環利用。 

  花朵作為植物重要的繁殖器官,是植物繁衍的重要資源投資。通常蟲媒傳粉的花朵往往具有大的花展示和生物量,并提供豐富的花蜜報酬、艷麗的色彩吸引傳粉動物為其傳粉。從植物自身能量投入的角度看,花朵重量、花蜜的分泌量和糖濃度,以及花色素的產生都需要投入大量的能量和資源。花蜜作為花朵提供給傳粉者的能量報酬,往往消耗了植物體本身大量的資源,Pyke (1991)在Nature雜志上發表的研究表明,花蜜占到了植物能源的37%。因此,植物對繁殖資源的投資和回收利用對于其繁殖適合度(結實)有著重要的意義。花蜜的分泌往往是一個動態的分泌與回吸的過程,已有的報道發現很多植物能回吸其花朵萎蔫后尚存的花蜜。然而,植株是否能夠回收花色素尚缺乏實驗證據。植物的花朵可以分為不凋落和凋落兩類,凋落型的花朵往往有大量的花瓣凋落到地上,而對這類凋落型植物的花朵是否能回吸花蜜和回收花色素尚未見研究報道。 

  近日,王紅研究團隊與中國科學院國際人才計劃訪問學者(PIFI 計劃)Graham Pyke和Klaus Lunau教授合作,以中國西南山地亞高山森林中的大白花杜鵑(Rhododendron decorum)為研究對象,開展了花蜜和花色素的分泌動態和回收的研究。研究團隊對大白花杜鵑開花植株進行標記,測量從初花期到凋落的不同開花時間段花朵的花蜜量和糖濃度的變化;同時,利用研究團隊新近發明的偽彩色攝影技術(false-colour photography),測量花朵凋落前后花色的變化。研究表明,花朵的花蜜量和糖濃度在開花過程中不斷積累,但在凋落前,花朵回吸了所有的糖和水分。指示色素沉積的藍色光通道的值數顯著大于其它光通道,這說明花朵有明顯的色素沉積,但花朵凋落前后花色并沒有明顯的變化。深入揭示大白花杜鵑不同花資源的投資和回收機制,還需要進一步確定糖和色素分子的轉運過程。本研究為進一步深入開展植物花部能量循環機理提供了重要線索和理論基礎。 

  這正是落花有意,沒有帶走花蜜,卻保留了她美麗的容顏。研究成果以“Salvage of floral resources through re-absorption before flower abscission”為題,在Scientific Reports上在線發表,Graham Pyke教授為第一作者,任宗昕副研究員為共同通訊作者。本研究由中國科學院戰略性先導科技專項 (XDB31000000)和中國科學院國際人才計劃訪問學者(PIFI)計劃(2019VBA0037,2020VBA0004)資助,并得到昆明植物研究所麗江森林生態系統定位研究站的大力支持。 

  文章鏈接 

 

圖1. 大白花杜鵑(Rhododendron decorum) 

 

圖2. 花朵凋落前后花蜜糖含量比較 

 

圖3. 基于偽彩色攝影技術比較花朵凋落前后不同光通道色素值的差異 

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