为什么高温下月季花瓣会减少,低温下花瓣数会增多?

昨天有位朋友问我,为什么月季在夏天会花瓣少,雄蕊雌蕊都在?为什么到了低温的时候,雄蕊又变成层层叠叠的花瓣了?

高温下,月季花小、花色浅淡、花瓣数减少这个现象估计很多月季花友都留意到;而这位朋友观察力很好,留意到雄蕊在低温下变成了花瓣。

首先要说明的是,自然界在没有人为干预的情况下,单瓣花都是占绝对优势的。因为开花的目的,主要是为了结实,传播自己的基因。其中颜色艳丽、花大、花香有利于吸引昆虫传粉。

对昆虫而言,显然花粉和花蜜比花瓣的数量有吸引力多了,如果花的大小、颜色已经够明显,又何必花力气在花瓣的数量上?单瓣才是最经济的做法。

但自从人为因素成为了花朵进化的筛选压力,重瓣花就开始流行。那么,从单瓣到重瓣,到底发生了什么事情?

这里我们可以先了解一下花的基本结构:

花托、萼片、花冠(花瓣)、雄蕊群和雌蕊群。

别看这结构很简单,开花可是一个很神秘的现象。为什么植物要从长叶转变成开花?这个看似简单的问题,背后的机理异常复杂。

虽然我们还不确切了解开花的机理,但目前的研究普遍认为,一朵花,其实是一个变态的枝条;萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊,都是变态的叶,具有原初的同源性

这种同源性,正是花朵基本结构发生改变的核心基础。一般正常情况下,花朵发育过程会依次形成萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊等器官。

而如果发生基因突变,则可能出现:很多萼片、萼片变成花瓣、雄蕊变成花瓣、花瓣消失、雌雄蕊消失等等奇怪的花朵变异。因为它们之间具备同源性。

这些奇怪的变异,对植物来说是一种不利于繁衍的病态,结果却让人类青睐上了,花费大力气让它们繁殖了下来,为人所圈养,甚至取代了祖先单瓣的形象,成为我们大众所熟知的花朵形态(更多进化方面的问题,详见花木郎:太空育种,生物进化和人口爆炸)。

中国月季“绿萼”,大量萼片组成的“花”

但哪怕控制花朵发育的基因没出现突变,环境也会直接影响花芽的发育:部分原本准备形成花朵的芽甚至可能重新形成叶芽。这也从另一个层面提醒我们,花器官由叶片变态而来。

花朵发育过程中,萼片、花瓣、雄蕊、雌蕊各结构能够依次发育,受到内在基因的精密调控。研究表明,月季花的器官发育,与8个基因密切相关。其中Rh AG 是调控雄蕊和心皮发育的转录调控因子, 是影响雄蕊和花瓣分化的关键基因。

在常温下,Rh AG 基因正常表达,雄蕊、雌蕊得以顺利发育;而在低温下, Rh AG基因表达受抑制,雄蕊、雌蕊的发育延迟,雄蕊数目减少,花瓣数目增多。

注:A:25/15℃,B:20/10℃,C:15/5℃

不过Rh AG基因怎么受低温控制,背后具体的分子机理,目前也没研究清楚。但我们可以推测的是,低温使得整个花芽发育的过程延长,尤其让Rh AG 基因表达下降,显著滞后了雄蕊的形成,让更多的营养滞留在前一个阶段的花瓣形成上,导致了花瓣数目的增多

月季上这种低温花瓣多、高温花瓣少的现象,我们也可以从铁线莲上观察到。许多重瓣铁线莲,春季开重瓣花,夏秋季开单瓣花,原理也类似。

而在木郎看来,相比那些为满足人类的欲望、受人类圈养的华而不实的重瓣,其实雌雄蕊发育正常的花朵可爱多了,因为它参与着自然的合唱,哺喂了虫鸟,自在地春华秋实。

[参考文献]

《低温引起月季花朵过度重瓣化关键基因的表达及分析_田亚然》

《低温诱导切花月季过度重瓣化的形态学观察_范天刚》

END

城市农人花木郎

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