研究人员发现花卉的奇妙花瓣设计能引传粉者

像木槿花这类花卉在花瓣形成的初期就运用了一种肉眼不可见的蓝图，此蓝图决定了其靶心的大小

剑桥大学塞恩斯伯里实验室的研究人员所进行的这项研究还发现，蜜蜂更喜欢大靶心而不是小靶心，并且在具有较大靶心的人造花盘之间的飞行速度快 25%——这可能会提高蜜蜂和花朵的效率。研究结果发表在《科学进展》上。

植物花朵上的图案引导像蜜蜂这样的昆虫到达花朵的中心，那里有花蜜和花粉等待着，增加了植物成功授粉的机会。尽管它们十分重要，但令人惊讶的是，对于这些花瓣图案是如何形成的，以及它们是如何演变成我们现今所看到的包含斑点、条纹、脉络和靶心等在内的多种多样的形态，人们却知之甚少。

研究人员以一棵小木槿植物作为模型，对花朵大小相同但具有三种不同大小靶心图案的密切相关植物进行了比较，这些图案的特点是中心为深紫色，周围为白色——H. richardsonii（小靶心，覆盖花盘的 4%）、H. trionum（中靶心，覆盖 16%）和 H. trionum 的转基因品系（突变）（大靶心，覆盖 36%）。

他们发现，在花朵形成的早期阶段，早在花瓣呈现出任何可见颜色之前，花瓣表面就构建了一种预先模式。花瓣就像一幅“数字填色”画布，不同的区域在它们开始看起来彼此不同之前很久就被预先确定要发展出特定的颜色和纹理。

该研究还表明，植物能够凭借多种机制精确地掌控和更改这些图案的形状与大小，这或许会给植物的进化带来影响。通过微调这些设计，植物在吸引传粉者的竞争中可能获得竞争优势，或者可能开始吸引不同种类的昆虫。

领导研究花瓣图案形成机制研究团队的埃德维奇·莫鲁德博士解释道：“要是一个特征能够通过不同的方法生成，那它就为进化提供了更多去修改和创造多样性的选择，就好比拥有大调色板的艺术家或者拥有大量工具的建筑工人。通过对靶心图案变化的研究，我们真正想要弄明白的是大自然怎样产生生物多样性。”

主要作者露西·里格莱特博士通过对三朵大小相同但靶心图案各异的芙蓉花的花瓣发育状况进行分析，对芙蓉花瓣图案背后的机制展开了研究。

她发现，早在小于 0.2 毫米的小花瓣上的靶心能被看见之前，预图案就以一个小小的新月形区域开始了。

里格莱特博士说：“在我们所能进行解剖的最早阶段，花瓣大约有 700 个细胞，仍然呈绿色，没有可见的紫色色素，细胞的形状和大小也均无差异。当花瓣进一步发育到 4000 个细胞时，仍然没有任何可见的色素，但我们确定了一个特定区域，其中的细胞比周边的细胞大。这便是预图案。”

这些细胞非常重要，因为它们标志着靶心边界的所在位置，也就是花瓣上颜色从紫色变为白色的那条线——没有边界就不存在靶心。

由阿吉里斯·扎迪利斯博士开发的计算模型提供了进一步的见解，研究人员把计算模型和实验结果相结合，表明木槿在预图案阶段的早期就能改变靶心的尺寸，或者在发育后期通过调整细胞的扩张或分裂来调节靶心任一区域的生长。

里格莱特博士随后运用模拟三种不同靶心尺寸的人造花盘，对靶心图案在吸引传粉者方面的相对成功程度进行了比较。

里格莱特博士解释说：“蜜蜂不仅更倾向于中等和较大的靶心，而非小靶心，它们访问这些较大花盘的速度还快了 25%。觅食需要大量的能量，所以如果一只蜜蜂在相同的时间内能够访问四朵花而不是三朵花，那么这对蜜蜂可能是有益的，对植物也是如此。”

研究人员认为，这些预先形成的模式策略或许有着深厚的进化根源，可能会影响不同物种的花型多样性。埃德维奇·莫鲁德的研究团队接下来的任务是确定负责产生这些早期模式的信号，并探究类似的预先形成模式机制在其他植物器官（比如叶子）中是否被运用。

这项研究不仅增进了我们对植物生物学的理解，还突出了植物与其环境之间复杂的联系，展示了精确的自然设计如何在物种的生存和进化中发挥关键作用。

例如，在这项研究中的三种木槿植物里，H. richardsonii 的靶心最小，它是原产于新西兰的极度濒危植物。H. trionum 也在新西兰被发现，但不被认为是本土植物，它广泛分布在澳大利亚和欧洲，并已成为北美一种杂草归化植物。

还需要开展更多研究，以确定较大的靶心尺寸能否助力三裂木槿吸引更多传粉者，并提升其繁殖成功率。

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