大城名园 万物和谐 | 适者生存？植物“超基因”起源有新发现

植物界中，很多亲缘关系甚远的物种，都会在自然选择作用下表现出趋同进化现象。近日，记者从华南国家植物园获悉，该研究团队最新研究表明，基因水平的趋同进化推动植物形态上的趋同进化。

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趋同进化（Convergent evolution）的意思，即源自不同祖先的生物，由于相似的生活方式，整体或部分形态结构向着同一方向改变。“趋同”是指两种或两种以上亲缘关系甚远的生物，由于栖居于同一类型的环境之中，从而演化成具有相似的形态特征或构造的现象。植物界中，很多亲缘关系甚远的物种，会在自然选择作用下表现出趋同进化现象。例如生活在干旱沙漠环境中的植物，往往叶片退化成针状；高山植物大多矮化成垫状等。然而，大多数形态趋同进化的背后是否隐藏着分子水平的趋同进化，仍是未解之谜。

钩吻（徐晔春摄）

异型花柱是著名的花的多态性现象之一，表现为雌蕊与雄蕊的高度交互匹配，即交互式雌雄异位。这一花的多态性有利于促进植物的精确传粉，避免雌雄干扰，同时伴随的自交不亲和系统，也有助有保证异交以避免近交衰退，在促进植物的多样性分化方面具有重要意义。据了解，异型花柱在被子植物28个科、99个属中普遍存在，是植物界中典型的在形态和功能上发生趋同进化的案例。因此，探究异型花柱植物中是否发生分子水平的趋同进化，有助于研究人员理解植物的繁殖器官-花的进化的约束机制，意义非凡。

迎阳报春（徐晔春摄）

中科院华南植物园张奠湘研究团队以“钩吻（Gelsemium elegans）”为研究对象，结合基因组学、形态学、繁殖生物学等多重手段，鉴定得到了钩吻中控制二型花柱发育的超基因及其4个组成基因，并系统阐明了其遗传结构和进化。结果显示，在所有目前已研究的二型花柱植物中，二型花柱超基因均为半合子结构，表明二型花柱相关基因具有强烈的遗传结构趋同进化。研究还进一步发现，钩吻中和报春花中控制花柱长度的基因，均起源于同一个基因的复制，表明了在异型花柱这一花的形态趋同进化下，存在基因水平的趋同进化。

相关研究结果于近期发表在国际植物学经典期刊New Phytologist（《新植物学家》），研究结果还表明，异型花柱植物中控制花柱长度的基因均参与油菜素甾醇代谢途径，表明这一类激素在异型花柱植物发育调控过程中具有重要的作用。

文/广州日报·新花城记者：黄岚 通讯员：周飞、赵中涛广州日报·新花城编辑：苏琬茜