近日，湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院戴璨教授團(tuán)隊(duì)在生物學(xué)經(jīng)典期刊《Biological Reviews》上發(fā)表了題為“Larger pollen sizes correspond to longer styles: correlated evolution between male traits and female preference in plants”的研究論文。資源環(huán)境學(xué)院2024級(jí)生態(tài)學(xué)博士研究生朱琳為論文第一作者，戴璨教授為通訊作者。

在自然界，性選擇是推動(dòng)生物進(jìn)化的重要驅(qū)動(dòng)力之一，它加速了物種內(nèi)形態(tài)和行為的分化，甚至可以導(dǎo)致新物種的形成。在植物界，因?yàn)榇蠖嗍谴菩弁ǖ男韵到y(tǒng)，花部性狀并沒(méi)有特定的性別屬性，性選擇較少被關(guān)注。不可否認(rèn)的是，植物也需要有性繁殖，在爭(zhēng)奪繁殖機(jī)會(huì)的過(guò)程中，以花粉為代表的雄性功能和以花柱為代表的雌性功能很可能同樣經(jīng)歷了性選擇的過(guò)程。如果性選擇確實(shí)塑造了花粉大小和柱頭長(zhǎng)度，越大的花粉會(huì)被更長(zhǎng)的花柱所“選擇”，兩者之間協(xié)同構(gòu)成一個(gè)正反饋循環(huán)，那么它們?cè)诤暧^進(jìn)化層面應(yīng)該具有正相關(guān)性，也就是協(xié)同進(jìn)化的模式。

為深入探討這一猜想，戴璨教授團(tuán)隊(duì)基于43篇已發(fā)表文章中的51項(xiàng)獨(dú)立研究進(jìn)行了系統(tǒng)性的Meta分析，在迄今最大的研究框架下揭示了被子植物花粉大小與花柱長(zhǎng)度之間存在顯著的正相關(guān)性，進(jìn)一步表明植物雄性競(jìng)爭(zhēng)能力與雌性選擇偏好的進(jìn)化是相互關(guān)聯(lián)的，符合性選擇的預(yù)測(cè)。

同時(shí)，研究人員構(gòu)建了一個(gè)包含1041個(gè)物種（隸屬于89個(gè)科、421個(gè)屬）的大型數(shù)據(jù)集，并通過(guò)系統(tǒng)發(fā)育控制分析，進(jìn)一步確認(rèn)了花粉大小與花柱長(zhǎng)度之間穩(wěn)定的正相關(guān)關(guān)系。此外，該研究還揭示了傳粉媒介在花粉大小變異中的重要作用。具體表現(xiàn)為，由哺乳動(dòng)物傳粉的物種通常產(chǎn)生較大的花粉顆粒，而由風(fēng)媒傳粉的物種與雙翅目、膜翅目及鳥類傳粉的物種在花粉大小方面沒(méi)有顯著差異。研究還進(jìn)一步指出花粉大小與花粉數(shù)量在宏觀進(jìn)化尺度上存在權(quán)衡關(guān)系。

該研究系統(tǒng)梳理了植物領(lǐng)域?qū)鞣酆笮赃x擇的實(shí)證分析，匯總了目前已知最大的有花植物的柱頭長(zhǎng)度和花粉大小性狀數(shù)據(jù)，不僅揭示了花粉大小與花柱長(zhǎng)度之間相關(guān)的進(jìn)化模式，還為性選擇如何影響植物雄性與雌性特征的演化提供了有力支撐。研究成果為深入理解植物如何通過(guò)性選擇和傳粉機(jī)制塑造繁殖特征提供了重要視角，進(jìn)一步指出花柱長(zhǎng)度的功能究竟是給花粉管競(jìng)爭(zhēng)提供場(chǎng)所還是“彈藥”，或是影響花粉落置的位置和容量，是值得未來(lái)探索的方向。

論文鏈接：http://doi.org/10.1111/brv.70095