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打破认知!这些花竟然都在"造假":毛茛科植物的进化奇观

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在缤纷的植物王国里,毛茛科(Ranunculaceae)堪称“伪装大师”聚集地。家族中,很多成员身怀“变形”绝技:萼片能华丽变身冒充花瓣,苞片可乔装假扮萼片,甚至还能伪装成叶片......

它们伪装后的形态是什么样的?进化出如此与众不同的结构为哪般?这篇文章,让我们一起揭开毛茛科植物的“伪装密码”!

常见的花朵结构

在揭秘伪装之前,我们先认识一下典型的花结构,以毛茛科中比较“规矩”的侧金盏花(Adonis amurensis)为例。

侧金盏花的结构,未展示花梗、花托

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

一般来说,一朵花主要由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊群和雌蕊群组成。其中,花萼是外围承担保护作用的花结构,由多个萼片组成;而花冠是花的主要展示部分,位于花萼内侧,由多个花瓣组成;雄蕊群是一朵花中所有雄蕊的总称,雄蕊包括花丝和产生花粉的花药;雌蕊群是一朵花中所有雌蕊的总称,通常包括柱头、花柱和子房。

在大多数植物中,萼片和花瓣形态、颜色差异明显,界限清晰。然而,在毛茛科这个“变形家族”里,事情就变得扑朔迷离了!

纷繁迷人眼,到底哪个才是真正的花瓣?

我们印象中的花瓣,通常色彩艳丽、形态醒目,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)的黄色花瓣。

深山毛茛

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

然而,毛茛科还有很多植物的花瓣偏偏不遵循这种套路,打破了我们对花朵的“刻板印象”。

例如,下图为乌头属(Aconitum)中北乌头(A. kusnezoffii)的花,你是否会第一时间默认——它那引人注目的蓝紫色“头盔”就是花瓣?

北乌头

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

实则——是也不是。“头盔”最外围的五片,其实是它的萼片,上萼片尤其膨大,真正的花瓣则被“头盔”保护在中间,呈细长的触角状。

北乌头的花

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

类似的“萼片扮花瓣”把戏,在毛茛科中很常见。耧斗菜属(Aquilegia)植物看似有两层花瓣,其实,外围的也是萼片,内层带有“小尾巴”的才是花瓣。花瓣的“小尾巴”,学名叫“距”,一般由萼片或花瓣延长而成,里面藏着为传粉者准备的丰厚报酬(花蜜)。

紫花耧斗菜(Aquilegia viridifloravar.atropurpurea

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

翠雀属(Delphinium)植物更加奇葩,除了有距的上萼片外,在萼片和雄蕊之间,常能看到一些比萼片小、比花瓣大、带有黄色或白色“髯毛”的结构。这既不是萼片也不是花瓣,而是由雄蕊演化而来的“瓣化雄蕊”!

翠雀(Delphinium grandiflorum

(图片来源:沈阳树木园 于景华)

乌头属、耧斗菜属、翠雀属,这三个属虽然都有着迷惑人的结构,但区分起来非常简单,只需记住一个口诀:两侧对称看头盔,有盔乌头无盔雀,辐射五距耧斗菜。如果下次在野外遇见这些花,试试用口诀鉴定吧!

傻傻分不清,究竟是花瓣、苞片还是叶子?

你以为只有萼片会伪装?那就大错特错了。其实,毛茛科的苞片也会玩“角色扮演”。

獐耳细辛(Hepatica asiatica)——一种似乎长得很“标准”的花。

獐耳细辛

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

你看,它最外围棕绿色的结构,是不是很像花萼?里面洁白的部分,是不是很像花瓣?然而,那洁白的、看似花瓣的结构,其实是它的萼片!紧贴在萼片外围的棕绿色结构,也不是萼片,而是苞片在冒充萼片!那么它真正的花瓣呢?其实,獐耳细辛根本没有花瓣。

实际上,苞片本质上是变态的叶子,通常着生在花梗或花序梗上。在獐耳细辛这里,苞片承担起了本该由萼片负责的保护功能(尤其在花蕾期),而洁白的萼片则华丽转身,承担起吸引传粉者的重任。

毛茛科苞片的伪装术还不止于此,它们甚至能直接伪装成叶子!

有一种叫做白头翁(Pulsatilla chinensis)的植物,花落之后,它的花柱会伸长呈羽毛状,看上去像头发花白的老翁,它的名字由此得来。

白头翁羽毛状的宿存花柱

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

白头翁的花呈蓝紫色,阳光照耀下,有一种丝绒般的光泽感。和獐耳细辛一样,白头翁也没有花瓣,这个蓝紫色的结构,其实是它的萼片。而花下面的“叶子”,实际是它的苞片。

白头翁的花

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

此时你可能要疑惑了:那它真正的叶子在哪呢?

实际上,不管是獐耳细辛属,还是白头翁属,植株基部长出来的才是它真正的叶子,我们称“基生叶”。

左为獐耳细辛花落之后长出来的基生叶;右为白头翁的苞片和刚萌发的基生叶

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

苞片伪装成叶,这种“角色扮演”其实还有大用处——在早春,基生叶可能被落叶覆盖或尚未完全展开。苞片伪装成叶片进行光合作用,能更快地突破障碍,为开花结实提供宝贵的能量,同时也能保护幼嫩的花蕾。

毛茛科花器官变装秀:“失误”造就的精彩

看到獐耳细辛、白头翁的萼片“假扮”成花瓣,你是否会产生新的疑惑:为什么它们如此独特,能够形成无瓣花?其实,毛茛科花器官为我们带来的这场“变装秀”,是在其MADS-box基因家族的调控下完成的。

MADS-box基因家族手握花卉时装秀的剧本,其不同的基因成员便是剧本中的演员,被分配有各自的任务:A类基因(如AP1)决定萼片特性,B类基因(如AP3)决定花瓣和雄蕊特性,C类基因(AG)决定雄蕊和心皮特性。按照正常剧情发展,它们都在舞台上走到自己对应的位置,才能顺利地完成这场时装秀,发育成一朵常规的“花”。

然而,在实际的演出中,会出现三类“失误”:

一是决定花瓣和雄蕊特性的B类基因AP3-3走到了萼片的位置,错误地在萼片部位表达了。与此同时,决定萼片特性的AP1表达减弱。这样一来,就出现了“萼片瓣化”的现象;

二是决定花瓣和雄蕊特性AP3-3本应该盛装出场,但是她自己不够重视或者谢绝出场,即该基因表达减弱甚至不表达,时装秀的主角干脆就消失了,便产生了“无瓣化”的走向;

三是决定雄蕊和心皮特性的AG1基因也不听从指挥,不努力表演,基因表达受限,或者B类基因AP3-3走到了雄蕊的位置表达。更有甚者,AG1强行干预,表达异常增强,不让控制花瓣的AP3-3出场,结果就是花瓣无法发育。这些则会导致“雄蕊瓣化”。

有时候,再加上现场观众的起哄(如生长素),这种场外因素便会让这场时装秀变得更加不可控。但总体来看,这些“失误”呈现出来的效果却打破了常规,反而令人眼前一亮。

结语

毛茛科植物会“角色扮演”的“花”与“叶”,是否让你惊叹于自然演化的精妙?这些看似复杂的“伪装”,实则是植物在亿万年间为适应环境、提高生存和繁衍成功率而演化出的“锦囊妙计”。它们巧妙地重新分配了器官的功能,以最小的能量消耗换取最大的生存效益。

下一次,当你漫步山野,遇见乌头、耧斗菜、翠雀、獐耳细辛或白头翁时,不妨驻足细看。在这些令人眼花缭乱的伪装背后,藏着一部植物与环境的协同进化史诗。而读懂它们的语言,或许正是我们走近自然、敬畏生命的一把钥匙。

毕竟,在亿万年的演化长河中,每一朵“说谎”的花,都在诉说着最真实的生命奇迹。

毛茛科植物快速识别指南

(图片来源:沈阳树木园 王力平)

参考文献:

[1] 李书心. 1988. 辽宁植物志(上册). 沈阳:辽宁科学技术出版社

[2] Xiaoshan Duan, Caiyao Zhao, Yongchao Jiang, et al. 2020. Parallel evolution of apetalous lineages within the buttercup family (Ranunculaceae): outward expansion ofAGAMOUS1, rather than disruption ofAPETALA3-3. The Plant Jurnal, 104(5):1169-1181

[3] Cronk, Quentin C B. 2025. How to lose a whorl: the evolutionary and developmental biology of apetaly. Journal of Experimental Botany, eraf211

[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:科普中国

作者:王力平 李岩 黄彦青 于景华(中国科学院沈阳应用生态研究所树木园)

监制:中国科普博览

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