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    云南學者通過2.5億年前化石揭示植物“睡覺”起源機制

    發布時間:2023-02-17 10:58:00來源: 中國新聞網

    云南學者通過2.5億年前化石揭示植物“睡覺”起源機制
    圖為馮卓團隊發現的兩種大羽羊齒類植物化石。云南大學古生物研究院供圖

      記者16日從云南大學古生物研究院獲悉,馮卓團隊利用一種獨特的昆蟲咬蝕結構巧妙證實了化石植物存在感夜性(葉片白天展開,夜晚合攏或下垂),把植物感夜性的起源時間推到了2.5億年前,并提出植物葉片的“睡眠運動”可能在不同植物支系中存在多次獨立起源,代表了一種趨同演化的結果。

      有些植物擁有一種神奇的能力,即它們的葉片在白天展開,而在夜晚合攏或下垂,被稱為植物感夜性(nyctinasty)。1880年,查爾斯·達爾文(Charles Darwin)在其巨著《植物的運動本領》(The Power of Movement in Plants)一書中,形象地稱這種現象為“植物的睡眠運動”。然而,由于缺乏化石證據,人們至今對葉片“睡覺”習性的起源與演化歷程知之甚少。

    圖為現生植物葉片在夜晚合攏后被咬出的“蟲眼” 云南大學古生物研究院供圖
    圖為現生植物葉片在夜晚合攏后被咬出的“蟲眼”。云南大學古生物研究院供圖

      馮卓團隊在采集于云南曲靖2.5億年前的兩種大羽羊齒類植物(單網羊齒屬Gigantonoclea)葉片上發現一種對稱排列在葉片中脈兩側的昆蟲咬蝕結構。而中脈兩側的咬蝕結構在形態和大小方面呈現出一定的規律性差異,即越靠近中脈或越靠近葉片基部時,中脈兩側的咬蝕結構形態、大小差異越大。通過與現生植物的廣泛對比研究,馮卓等發現化石昆蟲咬蝕結構與感夜性植物葉片合攏時被昆蟲取食留下的結構一致,因此提出大羽羊齒類葉片上的昆蟲咬蝕結構是其沿中脈合攏時形成的,即證實了該化石葉片具有感夜性運動。

      目前,最早的被子植物化石出現于1.2億年前的白堊紀早期,而馮卓等前期研究表明,大羽羊齒類植物在2.5億年前的二疊紀末生物大滅絕事件發生后就完全滅絕了。被子植物出現與大羽羊齒植物滅絕之間存在著近1.3億年的時間鴻溝,表明兩類植物之間或不存在任何親緣關系。在今天的植物界,除了蕨類植物中存在一例可靠報道外,感夜性現象全部出現于被子植物,尤以豆科和酢漿草科植物最為普遍,而在其他植物類群中尚未有確信發現。因此,馮卓等提出植物葉片的“睡眠運動”可能在不同植物支系中存在多次獨立起源,代表了一種趨同演化的結果。

      該研究以“化石葉片上特殊的昆蟲取食揭示了感夜性的趨同性起源”(Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty)為題,于2023年2月16日在線發表于國際知名學術期刊《當代生物學》(Current Biology)。云南大學植物古生態團隊帶頭人馮卓為論文的第一兼唯一通訊作者。研究得到中國科學院戰略性先導科技專項、第二次青藏科考、云南省“云嶺學者”專項、云南大學等項目資助。

    (責編:于超)

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