有花植物的性别系统:复杂到你无法理解的程度

作者:刘光裕时间:2017-07-11 09:18:25评论:0

花之性


花是植物的性器官。在有花植物的性别系统中,大多数植物都是雌雄同花(约72%),也称之为两性花,如桃花、梨花之类,一朵花中既有雌蕊也有雄蕊。也有的植物是分公母的,雌雄花开在不同的位置或不同的植株之上。甚至诸如番木瓜之类的奇葩植物,显示出更加复杂的五种性别。虽然我已一一撰文来讨论这些现象,但依然无法展现出有花植物复杂的性别系统。因此特地再多写一篇,把植物一些特殊的性别系统再与大家分享一下,通过一些独特的植物,让大家体会一下植物的奇妙性别;其次通过这些复杂的性别,给大家讲讲植物性别系统的进化问题。

首先大家介绍最常见,最简单也是最有效的植物性别---雌雄同花或叫两性花(hermaphrodite)。如桃花、梨花、荷花之类,雌蕊和雄蕊都在同一朵花内,昆虫一次拜访即可带走雄蕊的花粉,同时帮助雌蕊授粉。这类花占据了有花植物的大多数,约占植物的72%左右。

然后是雌雄异花,可分为同一植株上的雌性异花(monoecy)和不同植株上的雌雄异花(dioecy),如黄瓜、日日樱等,同一个植株上既有雄花,也有雌花,这就叫雌性同株(monoecy),这类植物约占有花植物的5%左右;如银杏和葎草,有的植株个体是雄性,有的是雌雄,各不相同,这就叫雌雄异株(dioecy),这类植物约占有花植物的4%左右。


雌雄同花的荷花、雌雄同株的日日樱(+黑面神)、雌雄异株的葎草


第三是介绍那些处于进化中间状态的独特性别。先说那些长在同一植株上的植物。如有的植物多为两性花,但它上面突然出现了单一雄性的花朵,这就叫雄全同株(andromonoecy),这类植物约占有花植物的1.7%左右,如分布于滇西北的开瓣百合和分布于甘肃一带的耐旱植物文冠果就属于这种性别系统;若两性花植物上出现了单一的雌性花朵,那这就叫雌全同株(gynomonoecy),这类植物约占有花植物的2.8%左右,如我国新疆的沙生多短命植物异翅独尾草就属于雌全异株。


文冠果(雄全同株:同一植株上既有两性花,又有单一的雄花)


异翅独尾草(雌全同株:同一植株上既有两性花,又有单一的雌花)


第四一类是在雌雄异株的基础上进化而来的两种性别系统。第一类叫雌全异株gynodioecy),即不同的个体性别不一样,有的植物是两性花,有的个体则完全开雌花。这类植物约占有花植物的1%左右;第二类叫雄全异株(androdioecy),有的个体植物是两性花,有的个体则完全开雄花。这种性别系统的植物极为罕见,如中国特有的珍稀孓遗植物银鹊树(又叫瘿椒树)就属于这种极为奇特的性别系统。


白玉草(雌全异株:不同植株里,有的是两性花,有的是雌花)


瘿椒树(雄全异株:不同植株里,有的是两性花,有的是雄花)


植物中还有一些其它难以用一个词来描述的性别系统,如隆水生植物宽叶慈姑,既有既有雌雄异花同株,也有雌雄异株的种群;常见的花卉植物一品红,一个花序上既有两性花,又有分离的雌花和雄花,展现出另外一番独特的性别系统。


宽叶慈姑既有雌雄异花同株也有雌雄异株的种群


最后,这些种类繁多复杂的植物性别系统是如何而来的呢?植物学上大致有一个初步的共识。认为,植物最早是雌雄同花,也就是以两性花为基础发生改变的。植物最容易发生的突变是雄蕊的丢失,控制雄蕊发育的某些基因突变之后,两性花逐步进化成为雌雄,便产生了雌全同株,或产生了雌雄同株异花(monoecy)的现象;雌雄异株(dioecy)则是植物为了避免自交,尽最大可能地促进异交而进化出来的一种类型。雄全异株则认为是雌雄异株植物的一种繁殖保障进化策略,为了保证能有后代,部分植株回到了两性花的阶段。

总之,植物性别进化系统研究还不是那么完善,在中国系统研究这方面的专家不多,只是偶见几个案例报道。这一块仍然有很多空白和误区,值得深入探索。

植物性别系统进化的大致过程和例子


本文来自刘光裕科学网博客,链接:http://blog.sciencenet.cn/blog-300114-987096.html  


关键字:两性花;雌雄同株; 雌雄异株;文冠果; 瘿椒树;

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