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2006年8月3日 作者:蓝果树 [返回]
植物花色的起源

1.植物花色的起源
   植物花色起源于传粉者亿万年的长期选择,是长期进化的结果。显花植物于古生代的泥盆纪在地球上出现,而有显眼花的植物出现在白垩纪初期,传粉的昆虫约出现在中生代侏罗纪。动物,主要是昆虫或鸟类,最初因为取食而偶然遇到不显眼的花,顺带传播了花粉;植物因此逐渐改变单纯依靠风和水来传粉,反应为花瓣扩大、呈非绿色、发出香味且分泌蜜汁,特别是形成鲜艳的花色,招引昆虫或鸟类来取食,成为虫媒花或鸟媒花。
   不同动物作为传粉者具备不同颜色偏好,如:蜜蜂最喜黄色和蓝色,故蜂媒花多具这两 种花色;蜂鸟喜欢红色;蝶类喜欢红色或紫色等亮丽花色;传粉者的颜色偏好直接关系到植物能否呈特定花色且能否生存。自然界中,特定植物的花色突变种常被传统的传粉者忽视而难以维持其存在,现存的花色是传粉者长期选择的结果。另一方面,动物的特定体色,如蜜蜂的黄色、有些蜂鸟的鲜红色和蝶类翅膀斑斓而艳丽的色彩,均多与其访问花的颜色类似,可以减少动物在采蜜取食时被捕食者攻击的机会。
2.植物花色功能的实现机制
2.1 植物花色吸引和指示传粉者的功能花色在根本上是作为吸引传粉者的视觉信号, 并以特定的导向标志(即花蜜向导)指示传粉者取食和传粉。花色引诱传粉者光临,花瓣彩斑再作为“可见导向”,引导传粉者到达雌蕊和雄蕊而取食花蜜;花还以色素配置而产生对昆虫有效的“紫外导向”。黄色花,如毛金花菊(Rudbec—kia hirta),在日光下表现均一黄色,但在紫外光下花外缘反射紫外线而趋于明亮,内缘吸收紫外线而趋于黑色。这是因为,尽管类胡萝卜素(carotenoid)分布均匀,但黄酮醇(flavono1)、查尔酮(chalcone)和橙酮(aurone)等都位于内缘吸收紫外线且阻碍类胡萝卜素反射紫外线,所以,类胡萝卜素吸引传粉者光临,黄酮醇等将传粉者进一步导向花蜜、雌蕊和雄蕊。
2.2 植物花色保护花器官的功能植物花色在不同光照条件下维持花组织的恰当能量平衡。不同波长的光含热量不同;花组织,特别是花瓣,易被高热量的光灼伤。红、橙和 黄花多分布于阳光强烈处,可反射含热量多的红、橙和黄光而保护花不被灼伤;紫和蓝色花多分布于遮荫处或高山上,反射含热量少的蓝和紫光,吸收部分含热量多的红、橙和黄等光,以维持花正常的生理活动;白花一般为阴生植物所有,有些甚至开放在夜间:黑色花极少,因黑色会吸收全部光波且摄取热量太多而易引起花组织灼伤。
3 植物花色及其色素的进化
3.1 植物花色的进化植物花色一直处于不断进化中。裸子植物(gymn0 SPerm)的“花”为绿色,绿色应为最原始的花色。花色进化符合阳光的光谱特征,即花色以绿色为起点,向长光波一端进化为黄色到橙色,最后出现红色,向短光波一端进化出蓝色到紫色。菊花花色最初为黄色和白色,以后出现紫色和红色,黄色为原始花色,由黄色演化的其他色,如红色具有比黄色更强的遗传力。较原始植物仅具花色苷所致的红色到紫红色花色,高度进化的被子植物才具蓝色花,因此,玫瑰(Rosa rugosa)等蔷薇科植物缺乏蓝色花色。人类第四纪出现于地球时,传粉者经过亿万年选择已造就了丰富的花色;人工选育的新花色和植物传统的传粉者已不存在联系;人工选择,尤其是花卉的分子育种,可加快花色进化。
3.2 植物花色素(flower color pigment)的进化植物花色的进化以其色素的进化为基础。花青素(cyanidin)是最原始的花色素,在裸子植物“花”中最常见:被子植物风媒花也具花青素,但风媒花无选择压力而表现花色单调;花葵素(pelargonidin)和花翠素(delphinidin)应由花青素演化而来,前者主要存在于热带较进化的花中,是花青素丧失突变和减少羟基的结果,后者主要存在于温带较进化的植物内,如报春花科(Primulaceae)和唇形科(Labiatae)等,是花青素获得突变和增加羟基的结果;花色素的甲基化也更常出现在较进化的科的植物中;花青素、花葵素和花翠素为基本花色素(anthocyanidin),其他花色素均由三者衍生而来。



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