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开花植物的性多态现象简介

【摘要】:据估计单性异株植物可能从两个途径进化而来,一是先突变为雌性两性花异株;二是变为雌雄单性花同株,两个结果最后均可能变为雌雄单性异株。植物性别的决定与环境存在一定关系,某些环境条件下植物的性别可以发生反转。

10%的开花植物形成了单性花,作为避免同系植物交配空间分离的方式,其中有各种形式的组合,有雌雄单性同株(monoecious)、雌雄单性异株(dioecious),其间有各种中间形式,如雌性两性花同株(gynomonoecious)、雄性两性花同株(andromonoecious)、雌性两性花异株(gynodioecious)、雄性两性花异株(androdioecious)(Ainsworth,2000)。

为避免同系交配,雌雄开花时间可以不同。农业上有不少植物属于单性同株或单性异株,见表4.1(Ainsworth,2000)。

表4.1 农业上重要的单性同株和单性异株植物

(www.chuimin.cn)

植物单性异株的进化是多次进化形成的。在单性花的形成过程中,其中一性器官生长停止或细胞死亡,形成单性花(Grant et al.,1994;Freeman et al.,1997,Durand and Durand 1991;Sherry et al.,1993)。据估计单性异株植物可能从两个途径进化而来,一是先突变为雌性两性花异株;二是变为雌雄单性花同株,两个结果最后均可能变为雌雄单性异株。且可以继续变为雄性两性花异株和雌性、雄性两性花异株(Rishi&Ray,2014)。

完全花性别决定的机理是ABC基因决定花器官的分化,那么单性花是由什么决定的?目前的研究认为,有三个方面决定了性别的分化:一是存在决定性别分化的基因和性染色体;二是植物激素在生理水平对性别发育的调控;三是表观遗传调控,例如DNA甲基化和smallRNA对性别决定基因表达的调控。植物性别的决定与环境存在一定关系,某些环境条件下植物的性别可以发生反转(Vaughton et al.,2012)。下面我们将分别举例说明不同植物中的性别决定系统。