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有花植物的性别系统:复杂到你无法理解的程度
热度 17 ecoliugy 2016-6-27 15:38
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
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为何人“惧怕”近交而植物却嗜好?
热度 25 Wildbull 2014-7-29 20:09
相关论文: 谢平. 细胞核和有性生殖是如何起源的? . 生物多样性, 2016, 24(8): 966-976. Ping Xie. How did nucleus and sexual reproduction come into being?. Biodiversity Science, 2016, 24(8): 966-976. (电子版全文免费下载: http://www.biodiversity-science.net/CN/abstract/abstract10219.shtml ) 近亲通婚被妖魔化,甚至可追溯至进化论的开拓者 达尔文。 它 在许多国家被法律所禁止,中国亦如此。 中国婚姻法第六条规定: “直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚”。据称,近亲婚配增加了某些隐性遗传疾病的发生风险,人们相信这是一种可靠的真理。 但不可思议的是,植物界却不惧怕近交,它们甚至经常自交。 1. 大多数高等植物雌雄同体(且同花) 高等植物一般都有根、茎、叶的分化,包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物,所有能开花的植物都是高等植物。高等植物主要在陆地上生活,水生的很少。 绝大多数被子植物都是雌雄同株,虽然大约一半的被子植物科中存在有雌雄异株现象( Renner Ricklefs 1995 )。 在植物中,雌雄同花最为常见,高达 74% (陈小勇 2004 )。而在高等动物(脊椎动物)中,雌雄同体现象则十分罕见(虽然极罕见但偶尔人类也会出现 雌雄同体 现象 ,又称双性人 )。 表 1 主要高等植物类群生活史和生殖特性的比较 植物类群 Groups of plants 苔藓 Mosses 蕨类 Ferns and allies 裸子植物 Gymnosperms 被子植物 Flowering plants 生境 栖息于阴湿环境,少数完全水生(如水藓)。 通常生长在森林下层的阴暗而潮湿的环境里,极少数水生(如水韭)。 陆生 陆生或水生。 植物体大小 植物体矮小,一般高仅数厘米 大多数为多年生草本(仅少数为一年生),少数为木本。极少数种类能长到几米至十几米高 多为乔木,少数为灌木或藤木。在北半球,大的森林主要是裸子植物,如落叶松、冷杉、华山松、云杉等 多为草本,许多为木本(乔木、灌木)。最小的种类—芜萍只有 1 mm 多长,最高的杏仁桉树达 156 m 估计的已描述的物种数 * 16,236 12,000 1,021 281,821 营养生殖 常见 常见 ? 常见 雌雄生殖器官位置 同株 或异株,或依环境而变化 同株 同株 或异株 同株 或异株 占优势的生活史 孢子体弱小 配子体较发达 孢子体发达 配子体弱小 孢子体发达 配子体弱小 孢子体发达 配子体弱小 孢子体能否独立生活 不能,寄生在配子体上 能 能 能 配子体能否独立生活 能 能 不能, 寄生在孢子体上 不能, 寄生在孢子体上 繁殖器官 孢子 孢子 花粉、种子 花粉、种子 受精媒介 水 水 风 昆虫、鸟、风、水 雄配子 小 小 小 小 雌配子 大 大 大 大 * 数据来源: The World Conservation Union2010 2. 高等植物自交普遍 对雌雄同株的植物来说,除非在不同的时期成熟,无论是通过动物传粉还是风或水传粉,都有自花授粉的可能。 图 1 是对 169 种虫媒传粉和 59 种风媒传粉异交率的变化,虫媒几乎就是一种随机的连续变化,而风媒则出现较为极端的情形,要么异交率很低,要么异交率很高,而过渡类型很少(当然风媒植物的样本数偏少)。 图 1 动物传粉与风媒传粉植物异交率分布的差异。图示的是 169 种动物传粉植物和 59 种风媒传粉植物的自交率 t 的排位估值对累积百分数 . Barrett ( 2002 )重绘自 Vogler Kalisz ( 2001 ) 同样是生命,为何动植物之间却有天壤之别?同样是近交,为何人类“惧怕”但植物却“嗜好”?如果近交是如此的可怕,为何植物界不将雌与雄彻底地离析?但事实是,很多植物不仅雌雄同株,而且还雌雄同花!莫非自然界为植物界和动物界制定了根本不同的遗传法则(这显然是不可能的)? 我们该如何审视动物界(包括人类)的所谓近交“衰退”问题?植物的近交“衰退”也是一些人嚷嚷的问题。试问 ,既然从少数个体可以发展衍生出一个新的物种,难道这不是一个从“近亲”发展壮大起来的过程吗? 主要来源: 谢平. 2013. 从生态学透视生命系统的设计、运作与演化—生态、遗传和进化通过生殖的融合. 北京:科学出版社 (英文: Xie P. 2013. ScalingEcology to Understand Natural Design of Life Systems and Their Operations andEvolutions – Integration of Ecology, Genetics and Evolution through Reproduction. Beijing: Science Press) 引述该博文的相关内容时,请引用该专著。 电子版下载: http://wetland.ihb.cas.cn/lwycbw/qt/
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木油桐花
zhyk97 2009-5-8 00:44
学名:Aleurites montana 大戟科 油桐属 落叶性 乔木 ,树型修长,可高达十 公尺 ,树冠成水平展开,层层 枝叶 浓密,耐旱耐瘠,为良好园景树及行道树种。树皮平滑,灰色,叶互生,花白色稍带一点红色; 雌雄同株 异花,花瓣5片,雄花具雄蕊8~10,果实内有种子3~5颗。 国内分布: 分布于浙江、江西、福建、台湾、湖南、广东、海南、广西、贵州、云南等省区。 国外分布: 越南、泰国、缅甸也有分。
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GMT+8, 2024-5-18 20:29

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