在植物界中,有近百种能够使花朵温度升高的发热植物。通过发热使花朵变暖,扩散花香,吸引昆虫前来传播花粉。臭菘类是唯一生活在东北亚寒冷地区,会在雪融化后外界温度接近0℃的夜晚发热,在开花约一周的时间里,温度一直保持在20℃左右的植物。然而,它的近缘植物——花瓣较小的日本臭菘(日语称姬坐禅草)却没有表现出这种特性。
为什么臭菘与其他发热植物不同,会在寒冷地区发热,一直是未解之谜。
Kazusa DNA研究所(千叶县木更津市)先端研究开发部的佐藤光彦研究员、宫崎大学农学部的稻叶靖子副教授等人组成的研究团队将臭菘和日本臭菘的日本国内生长地点以及博物馆标本记录的分布信息及详细环境数据进行了对比,发现二者的分布与积雪深度有关,臭菘更多地生长在积雪更深的地区。此外,使用距今最近的2万年前的最后一次冰河时期的气候预测数据,发现相较于日本臭菘,臭菘现今的分布情况更接近当时。另外,研究团队还调查了从日本各地采集的臭菘和日本臭菘的叶绿体和核DNA,发现臭菘的遗传多样性水平更高。
研究人员由此推测,无法发热的日本臭菘在冰河期后逐渐迁移到了积雪深度上更适合其生长的地区,而能够发热的臭菘在一直停留在同一地区,遗传多样性也逐渐累积到了如今的水平。
此次发现的线索可以帮助人们理解为什么臭菘在积雪地带会发热、发热植物为什么会发热等适应性意义。随着未来进一步的研究,有望更深入地了解植物环境适应性的机制,探讨在大规模环境变化下保护植物的方法。相关研究成果已发表在《Ecology and Evolution》上。
原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志:Ecology and Evolution
论文:Potential contribution of floral thermogenesis to cold adaptation, distribution pattern, and population structure of thermogenic and non/slightly thermogenic Symplocarpus species.
DOI:doi.org/10.1002/ece3.10319