揭开花的奥秘:从繁殖到养育
威廉·弗里德曼(Ned), 哈佛大学生物与进化生物学教授、阿诺德植物园主任
花在植物的生殖循环中起着中心作用. 他们的颜色, 形状, 香味, 花蜜都是为了吸引昆虫和其他传粉者将遗传物质从一朵花传到另一朵花. 而开花植物是陆地植物中最大的一群，也是我们最熟悉的一种植物, 它们是如何进化的仍然是个谜. 最近的研究发现揭示了这些古代开花植物中的一些.
了30年, 威廉·弗里德曼(Ned)一直在研究一系列爱赢平台app开花植物起源和早期进化史的长期问题, 达尔文所谓的“可憎之谜”.” His research has involved plant species native to the Namib 和 Sonoran deserts; rainforests of Queensl和, New Caledonia; 和 most recently equatorial Africa. 作为本研究项目基础的许多植物都是植物园和大学温室里的迁地标本. 事实上, 一些重建植物进化史的关键类群只能在花园和温室中进行研究，因为它们在野外已经灭绝了.
上周发表在《爱赢平台》(英国皇家学会学报B)上的弗里德曼实验室的研究就使用了这样一个物种, 睡莲属thermarum一种爱赢平台赤道非洲的睡莲. 可悲的是, 是栖息地退化的结果, 这种美丽的睡莲只生活在植物园或研究温室里.
生殖生物学 睡莲属thermarum
的花朵 睡莲属thermarum 是雌雄同体的. 这些花在几天的时间里开放和关闭. 然而，与其他睡莲不同的是，睡莲的雌雄功能发生在不同的日子 N. thermarum 花粉释放与雌花期重叠, 有明显的液体滴，覆盖了接受的柱头表面. 迹象表明, N. thermarum 倾向于自花授粉.
这一过程对该物种的进化和培育很重要:
- N. thermarum 可以自交. 这可能意味着剩余的种群几乎没有遗传多样性.
- 至少在花蕾首次开放的24小时前去除花药，可以使花去势.
繁殖后发生的事情对故事的发展也很重要 N. thermarum. Rebecca Povilus(最近的博士生, 哈佛大学), 帕梅拉Diggle(教授, 康涅狄格大学), 和弗里德曼, 利用了独特的短暂生命周期 N. thermarum 目的:探讨植物亲代间冲突理论.
育儿
在如何最好地养育后代的问题上，父母之间的分歧不仅仅局限于人类，性别之争也延伸到了植物. 在他们的论文“一个古代开花植物的种子的亲本效应和亲本冲突的证据。,“Povilus, Diggle, 和弗里德曼证明了在一个仍然存在的最古老的开花植物谱系的成员中, 母亲(种子植物)和父亲(花粉植物)都试图胜过对方，并将母亲的爱赢平台app分配给后代，以最大限度地提高自己的适合度. 父亲表现出自私的行为，试图将母亲的爱赢平台app转移给自己的后代, 而母亲们对什么对所有孩子都是最好的看法则更为平衡.
这是弗里德曼实验室最近第二项研究已灭绝的野生物种的研究. 与另一名研究生克里斯特尔·斯库恩德沃尔德合作，他研究的是不同寻常的生殖生物学 Franklinia alatamaha (富兰克林树)首次被分析，并发表在 林奈植物学会. 如果不是威廉·巴特拉姆的努力，他收集了 Franklinia 在18世纪晚期，它的种子被引入了欧洲和北美的花园, 这种茶树在夏末和秋天开花时格外美丽，是茶树家族的一员 (山茶科) 是我们所不知道的，最后一次在野外出现是在1803年. 所有这些都是一个明确的提醒，世界各地植物园的保护工作不仅对保护生物多样性至关重要, 还能解开植物的秘密以及它们独特的进化史.
种子内部的照片(用共聚焦显微镜拍摄). 它们都展示了成熟或接近成熟的种子的内部——其中一个展示了整个种子, 一个是部分种子的特写. 就规模而言，种子大约1-2毫米长. 图片显示了睡莲种子的主要组织类型:胚胎, 它的兄弟组织(胚乳), 从母体中提取的营养储存组织, 和一个模糊, hair-covered种皮. (照片@Rebecca Povilus)
内容由威廉·弗里德曼(Ned)提供
(生殖生物学 睡莲属thermarum 从 http://nthermarum.weebly.com/reproductive-biology.html该网站由Rebecca Povilus创建和维护)
进一步阅读:
花生物学与胚珠和种子个体发生的关系 睡莲属thermarum一种濒临灭绝的睡莲，有可能成为基部被子植物的模式系统.“丽贝卡. Povilus胡安米. Losada威廉·E. 弗里德曼. 《植物学，第115卷，第2期，2015年2月1日，第211-226页.
“在一个古代开花植物谱系的种子中，亲本效应和亲本冲突的证据,“丽贝卡. Povilus,帕梅拉·K. 迪格(William E. 弗里德曼. 英国皇家学会学报B，第285卷，1872期，2018年2月7日.
什么是达尔文的“可恶之谜”?”
一个被查尔斯·达尔文称为“令人讨厌的谜”的问题是，如何确定开花植物如何如此迅速地在世界各地的生态系统中占据主导地位. 达尔文在1879年给约瑟夫·胡克写信说:“就我们所能判断的所有高等植物在近代地质时期的迅速发展是一个令人讨厌的谜。.“毕竟，植物在没有开花的情况下存在了几百万年. 对达尔文来说，开花植物似乎从天而降, 这对他的进化论是一个威胁. 今天, 生物学家有一些证据表明传粉者可能是解开这个谜的一个重要部分.
以下图片爱赢平台《花生物学与胚珠和种子个体发生》 睡莲属thermarum一种濒临灭绝的睡莲，有可能成为基部被子植物的模式系统.“丽贝卡. Povilus胡安米. Losada威廉·E. 弗里德曼. 植物志，2015年2月1日，第115卷，第2期，第211-226页.)
谁是你的传粉者?
从考艾岛的悬崖上急速下降, 有时悬挂在太平洋上空一千英尺, 植物学家为极度濒危的夏威夷开花植物人工授粉, Brighamia旧址 (Alula)试图拯救它们，因为它的本土传粉者几乎灭绝了.
曾有推测认为是两者的天然传粉者 Brighamia 该物种是一种本地鹰蛾，现在要么极其罕见，要么已经灭绝. 从来没有观察到鹰蛾造访过这两个物种. 来确定天然传粉者是否是鹰蛾, Seana沃尔什完成了她的花卉生物学硕士论文研究, 繁殖系统, 授粉生态, 和 非原位 Alula的遗传多样性. 基于植物学家史蒂夫·帕尔曼和肯·伍德四十年的研究, 沃尔什研究了花的特征，以支持或反驳阿卢拉进化出一种蛾授粉综合症的假说. 她对栽培植物进行了花粉处理，以评估Alula是自交不亲和的假设, 这是, 它不能自花授粉.
Alula是考阿岛的特有物种，历史上也是尼豪岛的特有物种. Moth pollination for Alula was proposed based on a few floral trait observations; however, 从未观察到有飞蛾传粉昆虫访问过阿露拉花. 有三种当地特有的蛾子，通常被称为鹰蛾, 斯芬克斯飞蛾, 以及据报道发生在考艾岛上的角虫, 但其他物种可能已经灭绝了. 这三个物种是 海尔斯·卡利达，曼杜卡·布莱克本， 和 Tinostoma smaragditis. Tinostoma smaragditis (或考阿岛的绿色狮身人面像)只在大约19个系列中为人所知，最后一次被看到是在2000年. 推测考阿岛的绿色狮身人面像可能是单一的，也可能是多个狮身人面像中的一个，并不是没有道理的, Alula的本地传粉者.
研究花的性状为Alula适应飞蛾授粉的假说提供了支持. 传粉处理的总体结果表明，传粉系统以异花受精为主. 然而，人工授粉的结果很难有信心地解释. 产生的花粉数量和质量极低. 基于29.5 .白天和21.夜间赏花时间5小时, 在国家热带植物园的Limahuli花园，似乎不太可能有任何东西在有效地为Alula授粉 & 保存. 未发现蛾为传粉昆虫. 阿鲁拉面临着自我繁殖的严峻挑战.
(内容由Seana沃尔什提供)
学生从悬崖上攀爬下来，去摘植物. 图片由肯·伍德在国家热带植物园提供.
该片保存
一种多刺的落叶灌木，叫做佛罗里达酸枣 (Zizphus celata) 只能在佛罗里达中部威尔士湖岭的两个县找到. 模式标本是在1948年采集的, 但很显然，这个物种再也没有出现过，人们认为它已经灭绝了, 直到1987年Kris Delaney重新发现了一小群植物. 到2001年，又发现了另外8个小种群.
虽然成年植物花很多, 有着黄绿色的两性花，吸引了大量不同种类的昆虫, 在野外没有水果生产. 阿奇博尔德生物站和佛罗里达大学的遗传研究表明，这些残余种群是无性繁殖的，通常由单个遗传个体组成. 它们不能产生有活力的种子. 好消息是，不同的种群包含不同的基因型. 尽管研究表明许多基因型是不相容的(不能异花授粉), 结果表明，至少存在3种杂交亲和的交配类型.
博克塔花园开始从不同的种群中繁殖克隆体，并在20世纪90年代中期创造了一个每年都能生产水果的圈养种群. 这使得相容基因型的开放异花授粉成为可能. 然而，低总体遗传变异仍然是物种恢复的一个问题. 然后在2007年又确定了5个以上的种群, 其中包括现在已知的两个最大的种群, 使野生基因型的数量增加了两倍. 最大的种群甚至包含了至少新的交配类型，并产生了一些果实, 虽然在野外从未见过树苗.
在博克塔花园的圈养种群中添加新的基因型正在进行中，这对该物种的长期保存将是极其重要的. 所有基因型的杂交产生的种子将是保存物种遗传多样性的最好爱赢平台app, 在 非原位 博克塔花园的国家收藏馆，还有 原位 通过人口介绍. 已经, 从圈养和繁殖的野生种群中采集种子多年繁殖, 代表了迄今为止最丰富的遗传多样性, 被用来在受保护的土地上建立新的种群. 随着这些新产生的种群成熟并开始繁殖, 人们希望它们能结出种子，最终结出幼苗, 从而自我维持以保护物种.
(内容由谢丽尔·彼得森提供. 图片:2018年1月，国家收藏的紫枣标本上的花)
孤独的乔治
乔治是一种濒危的佛罗里达信号仙人掌， Consolea corallicola这是一种原产于佛罗里达群岛的多刺梨. 但这个物种不能再繁殖了，这让乔治感到孤独.
“孤独的乔治”来到沙漠植物园是作为后备收藏品的一部分. 佛罗里达州费尔柴尔德热带花园对乔治负有主要责任, 但在其他地方有一个备份集是一个“最佳实践”.
爱赢平台app乔治失去了生育能力? 没有明确的答案，但有一些理论. 其中一个理论是基于这样一个事实:乔治是一株六倍体植物，拥有6套完整的染色体. “有时, 当染色体有多个副本时，它们在胚珠和精子形成时不能正确分类. 当受精发生时，种子就不可能形成.”
的内容 网站.
Kimberlie麦丘, 助理研究部主任, 保护和收藏, 州, 他收藏了一本健康的《爱赢平台app》，并讲述了他的故事, 该花园能够引起人们对更大规模保护的关注，并分享可能影响其他仙人掌物种的共同威胁.”
沙漠植物园设置了一个展示作为花园的一部分 Cactomania倡议. 当客人们进入花园, 迎接他们的是一个多边式显示屏，上面有卡托马尼亚的信息和“见见孤独的乔治”.展览讲述了濒危的佛罗里达信号仙人掌的故事，鼓励游客在花园里拍下他们最喜欢的仙人掌的照片，并在社交媒体上与# Friends forgeorge分享，以“帮助找到乔治的朋友”. 花园打印并张贴了人们提交的照片, 并将参观者的照片拼贴在展览上. 这次展览还展出了其中一个标本. 看看孤独乔治的视频吧 在这里.
