在繽紛的植物王國里,毛茛科(Ranunculaceae)堪稱“偽裝大師”聚集地。家族中,很多成員身懷“變形”絕技:萼片能華麗變身冒充花瓣,苞片可喬裝假扮萼片,甚至還能偽裝成葉片......
它們偽裝后的形態是什么樣的?進化出如此與眾不同的結構為哪般?這篇文章,讓我們一起揭開毛茛科植物的“偽裝密碼”!
常見的花朵結構
在揭秘偽裝之前,我們先認識一下典型的花結構,以毛茛科中比較“規矩”的側金盞花(Adonis amurensis)為例。
側金盞花的結構,未展示花梗、花托
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
一般來說,一朵花主要由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群組成。其中,花萼是外圍承擔保護作用的花結構,由多個萼片組成;而花冠是花的主要展示部分,位于花萼內側,由多個花瓣組成;雄蕊群是一朵花中所有雄蕊的總稱,雄蕊包括花絲和產生花粉的花藥;雌蕊群是一朵花中所有雌蕊的總稱,通常包括柱頭、花柱和子房。
在大多數植物中,萼片和花瓣形態、顏色差異明顯,界限清晰。然而,在毛茛科這個“變形家族”里,事情就變得撲朔迷離了!
紛繁迷人眼,到底哪個才是真正的花瓣?
我們印象中的花瓣,通常色彩艷麗、形態醒目,是花朵中最吸引眼球的部分,因此也很容易分辨,例如深山毛茛(Ranunculus franchetii)的黃色花瓣。
深山毛茛
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
然而,毛茛科還有很多植物的花瓣偏偏不遵循這種套路,打破了我們對花朵的“刻板印象”。
例如,下圖為烏頭屬(Aconitum)中北烏頭(A. kusnezoffii)的花,你是否會第一時間默認——它那引人注目的藍紫色“頭盔”就是花瓣?
北烏頭
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
實則——是也不是。“頭盔”最外圍的五片,其實是它的萼片,上萼片尤其膨大,真正的花瓣則被“頭盔”保護在中間,呈細長的觸角狀。
北烏頭的花
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
類似的“萼片扮花瓣”把戲,在毛茛科中很常見。耬斗菜屬(Aquilegia)植物看似有兩層花瓣,其實,外圍的也是萼片,內層帶有“小尾巴”的才是花瓣。花瓣的“小尾巴”,學名叫“距”,一般由萼片或花瓣延長而成,里面藏著為傳粉者準備的豐厚報酬(花蜜)。
紫花耬斗菜(Aquilegia viridifloravar.atropurpurea
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
翠雀屬(Delphinium)植物更加奇葩,除了有距的上萼片外,在萼片和雄蕊之間,常能看到一些比萼片小、比花瓣大、帶有黃色或白色“髯毛”的結構。這既不是萼片也不是花瓣,而是由雄蕊演化而來的“瓣化雄蕊”!
翠雀(Delphinium grandiflorum
(圖片來源:沈陽樹木園 于景華)
烏頭屬、耬斗菜屬、翠雀屬,這三個屬雖然都有著迷惑人的結構,但區分起來非常簡單,只需記住一個口訣:兩側對稱看頭盔,有盔烏頭無盔雀,輻射五距耬斗菜。如果下次在野外遇見這些花,試試用口訣鑒定吧!
傻傻分不清,究竟是花瓣、苞片還是葉子?
你以為只有萼片會偽裝?那就大錯特錯了。其實,毛茛科的苞片也會玩“角色扮演”。
獐耳細辛(Hepatica asiatica)——一種似乎長得很“標準”的花。
獐耳細辛
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
你看,它最外圍棕綠色的結構,是不是很像花萼?里面潔白的部分,是不是很像花瓣?然而,那潔白的、看似花瓣的結構,其實是它的萼片!緊貼在萼片外圍的棕綠色結構,也不是萼片,而是苞片在冒充萼片!那么它真正的花瓣呢?其實,獐耳細辛根本沒有花瓣。
實際上,苞片本質上是變態的葉子,通常著生在花梗或花序梗上。在獐耳細辛這里,苞片承擔起了本該由萼片負責的保護功能(尤其在花蕾期),而潔白的萼片則華麗轉身,承擔起吸引傳粉者的重任。
毛茛科苞片的偽裝術還不止于此,它們甚至能直接偽裝成葉子!
有一種叫做白頭翁(Pulsatilla chinensis)的植物,花落之后,它的花柱會伸長呈羽毛狀,看上去像頭發花白的老翁,它的名字由此得來。
白頭翁羽毛狀的宿存花柱
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
白頭翁的花呈藍紫色,陽光照耀下,有一種絲絨般的光澤感。和獐耳細辛一樣,白頭翁也沒有花瓣,這個藍紫色的結構,其實是它的萼片。而花下面的“葉子”,實際是它的苞片。
白頭翁的花
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
此時你可能要疑惑了:那它真正的葉子在哪呢?
實際上,不管是獐耳細辛屬,還是白頭翁屬,植株基部長出來的才是它真正的葉子,我們稱“基生葉”。
左為獐耳細辛花落之后長出來的基生葉;右為白頭翁的苞片和剛萌發的基生葉
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
苞片偽裝成葉,這種“角色扮演”其實還有大用處——在早春,基生葉可能被落葉覆蓋或尚未完全展開。苞片偽裝成葉片進行光合作用,能更快地突破障礙,為開花結實提供寶貴的能量,同時也能保護幼嫩的花蕾。
毛茛科花器官變裝秀:“失誤”造就的精彩
看到獐耳細辛、白頭翁的萼片“假扮”成花瓣,你是否會產生新的疑惑:為什么它們如此獨特,能夠形成無瓣花?其實,毛茛科花器官為我們帶來的這場“變裝秀”,是在其MADS-box基因家族的調控下完成的。
MADS-box基因家族手握花卉時裝秀的劇本,其不同的基因成員便是劇本中的演員,被分配有各自的任務:A類基因(如AP1)決定萼片特性,B類基因(如AP3)決定花瓣和雄蕊特性,C類基因(AG)決定雄蕊和心皮特性。按照正常劇情發展,它們都在舞臺上走到自己對應的位置,才能順利地完成這場時裝秀,發育成一朵常規的“花”。
然而,在實際的演出中,會出現三類“失誤”:
一是決定花瓣和雄蕊特性的B類基因AP3-3走到了萼片的位置,錯誤地在萼片部位表達了。與此同時,決定萼片特性的AP1表達減弱。這樣一來,就出現了“萼片瓣化”的現象;
二是決定花瓣和雄蕊特性AP3-3本應該盛裝出場,但是她自己不夠重視或者謝絕出場,即該基因表達減弱甚至不表達,時裝秀的主角干脆就消失了,便產生了“無瓣化”的走向;
三是決定雄蕊和心皮特性的AG1基因也不聽從指揮,不努力表演,基因表達受限,或者B類基因AP3-3走到了雄蕊的位置表達。更有甚者,AG1強行干預,表達異常增強,不讓控制花瓣的AP3-3出場,結果就是花瓣無法發育。這些則會導致“雄蕊瓣化”。
有時候,再加上現場觀眾的起哄(如生長素),這種場外因素便會讓這場時裝秀變得更加不可控。但總體來看,這些“失誤”呈現出來的效果卻打破了常規,反而令人眼前一亮。
結語
毛茛科植物會“角色扮演”的“花”與“葉”,是否讓你驚嘆于自然演化的精妙?這些看似復雜的“偽裝”,實則是植物在億萬年間為適應環境、提高生存和繁衍成功率而演化出的“錦囊妙計”。它們巧妙地重新分配了器官的功能,以最小的能量消耗換取最大的生存效益。
下一次,當你漫步山野,遇見烏頭、耬斗菜、翠雀、獐耳細辛或白頭翁時,不妨駐足細看。在這些令人眼花繚亂的偽裝背后,藏著一部植物與環境的協同進化史詩。而讀懂它們的語言,或許正是我們走近自然、敬畏生命的一把鑰匙。
畢竟,在億萬年的演化長河中,每一朵“說謊”的花,都在訴說著最真實的生命奇跡。
毛茛科植物快速識別指南
(圖片來源:沈陽樹木園 王力平)
參考文獻:
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[4] Dan Wang, Xue Dong, Mi-Cai Zhong, et al. 2024. Molecular and genetic regulation of petal number variation. Journal of Experimental Botany,75(11):3233–3247
出品:科普中國
作者:王力平 李巖 黃彥青 于景華(中國科學院沈陽應用生態研究所樹木園)
監制:中國科普博覽
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