朱槿花花斑图案的消失之谜

剑桥大学塞恩斯伯里实验室的科学家们发现，花瓣上具有较大靶心图案的木槿属（Hibiscus）植物对熊蜂的吸引力显著更强。然而耐人寻味的是，许多物种在进化过程中却逐渐缩小甚至完全失去了这些花瓣图案。

该研究揭示了这种反直觉图案消失背后的遗传机制，并强调了生物多样性如何通过同一基因的重复突变而产生。

这项今日（2025年5月21日）发表于《新植物学家》（New Phytologist）的研究，确定了一个名为BERRY1的基因是木槿花靶心图案形成的关键调控因子。研究团队发现，该基因的破坏或缺失导致不同物种的靶心图案缩小或消失，这表明相似的花部变化可以通过单一遗传元件的改变而独立进化。

"我们发现熊蜂明显偏爱具有大型深色靶心图案的花朵，这些图案如同视觉引导标志，将它们引向花朵中心，"第一作者、塞恩斯伯里实验室Edwige Moyroud博士课题组的博士生May Yeo表示。"令人惊讶的是，尽管存在这种偏好，某些木槿属物种仍反复丢失了这些特征。这表明传粉媒介的转变或环境条件可能正在选择这些变化。"

除了为传粉者提供视觉线索外，其他物种的靶心图案还能保护花粉粒免受紫外线损伤，因此生态互作和环境压力（如紫外线暴露）共同塑造了花朵随时间的进化方式。

"靶心这类花部特征不只是美观——它们对植物繁殖和生存具有实际影响，"资深作者、塞恩斯伯里实验室课题组负责人Edwige Moyroud博士说。"通过追溯这些花瓣图案背后的遗传学机制，我们开始理解相对简单的突变如何导致重大的进化改变。"

研究团队通过比较近缘物种，揭示了花瓣图案的显著多样性：三脉木槿（Hibiscus trionum）花朵呈现大型紫色靶心，而理查德森木槿（H. richardsonii）花朵的靶心小得多，某些维氏木槿（H. verdcourtii）花朵则完全缺失靶心。在H. richardsonii中，BERRY1基因的突变破坏了花瓣基部花青素的产生。在H. verdcourtii中，该基因完全缺失，导致图案彻底消失。这些平行的遗传变化指向趋同进化——相似性状（或其缺失）通过相似的遗传途径在不同物种中出现。

研究人员表示，他们的发现有助于解释生物多样性的产生机制，特别是在视觉线索对繁殖至关重要的开花植物中。该工作为进一步研究遗传、生态和环境因素如何相互作用以塑造花部进化奠定了基础。

"理解花色和图案的进化历程，让我们得以洞察自然界多样性如何产生这一更广泛的问题，"Yeo补充道。"这也为改良传粉昆虫友好型作物和支持农业系统中的生物多样性开辟了可能性。"

Story Source:

Materialsprovided byUniversity of Cambridge.Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

May T. S. Yeo, Alice L. M. Fairnie, Valentina Travaglia, Joseph F. Walker, Lucie Riglet, Selin Zeyrek, Edwige Moyroud.The genetic basis of replicated bullseye pattern reduction across the Hibiscus trionum complex.New Phytologist, 2025; DOI:10.1111/nph.70168