植物为什么发育出丰富多彩的苞片？研究揭示背后机制
中新网昆明2月1日电(记者 胡远航)植物为什么发育出丰富多彩的苞片？中国科学院昆明植物研究所孙航院士团队在对喜马拉雅—横断山冰缘带“温室植物”——蓼科的塔黄和苞叶大黄等进行长期研究的基础上，系统、全面总结了被子植物苞片的生态功能及其进化驱动机制。研究结果显示，植物的苞片可能受到多种因素的选择，故而呈现丰富多样的形态特征。
相关研究成果于近日发表于生物学旗舰期刊Biological Reviews。
图为丰富多彩的苞片。中国科学院昆明植物研究所 供图
苞片，是一种高度特化的、与花相关，但又是非花起源的似叶器官。苞片具有丰富多样的形态特征：颜色方面，具有从绿色到白色、红色、黄色、粉色和紫色以及多色，甚至随着发育时间的不同，苞片颜色发生改变；形状方面，包括了叶形、杯形、船形和花瓣状以及长丝状等；大小方面，苞片呈现出巨大的变异，有的宽达近80厘米，有的却只有区区1毫米，相差近800倍。苞片着生位置多样，有着生在花序梗的基部，有着生在小花梗上，有的则密集着生形成杯状或钟状。
苞片广泛分布于被子植物的各个类群，为多次独立起源。在众多具有苞片的植物类群中，最受关注的是蓼科大黄属植物——塔黄。该植物在开花时，整个花序被乳黄色苞片包裹，形成内部中空的结构，状如宝塔，高达2米，被称为“温室植物”。
自1855年英国人虎克首次在锡金发现塔黄以来，特化苞片的进化适应机制一直备受植物学家和生态学家的关注。一个多世纪以来，研究人员普遍认为植物发育苞片主要是为了吸引传粉者。然而，在许多植物类群，苞片与花的发育并不同步，如：塔黄的苞片从开花前一直保留至种子成熟，说明苞片应当还具有其他方面的功能，即受到非传粉者选择压力的驱动。
中国科学院昆明植物研究所孙航院士团队基于对塔黄和苞叶大黄等进行的长期研究，发现苞片具有吸引传粉者、防御植食者、帮助种子扩散、适应非生物胁迫因子、进行光合作用促进种子发育等多重功能，甚至在不同发育时期遭受不同的选择压力。
研究团队还构建了一个来自41个科、包含256个物种或类群的数据库，结果显示，83.2%的植物物种或类群的苞片具有多种功能。例如，塔黄的苞片在开花前为花器官的发育提供保护作用，花期则通过增温、防雨、防紫外线和防风等促进花粉发育与萌发、以艳丽的颜色吸引传粉昆虫，果实发育期则为种子和传粉蕈蚊幼虫的发育提供良好的“微环境”。黄蓉花的苞片在开花前为绿色，具有光合作用的功能，花期变为白色或紫色等艳丽的颜色吸引传粉昆虫，并分泌脂类化合物作为传粉昆虫的回报，开花结束后又变为绿色进行光合作用促进种子发育并隐蔽果实减少植食者取食。
研究人员认为，探讨苞片进化与适应意义的研究，仅关注一个或几个因素时，这些因素的选择压力会被低估或高估，应同时考虑所有可能的选择因素；并采用多组学手段，从机制上深入回答苞片的进化与生态功能。(完)