最古老的种子植物如何捕获花粉

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  本报北京3月28日电（记者齐芳、晋浩天）北京大学地球与空间科学学院副教授薛进庄团队联合中国科学院南京地质古生物研究所等国内外多名学者，在浙江长兴泥盆纪晚期地层（距今约3.65亿年前）中，发现了一类全新种子植物，并命名为“二裂在君木”。这是迄今为止发现的最古老的种子植物之一。研究人员通过计算流体力学方法分析了早期胚珠捕获花粉的性能，为其风媒传粉策略提供了新见解。相关成果发表在日前出版的学术期刊《英国皇家学会会刊B辑》上。

  薛进庄介绍，新发现的种子植物化石包含分枝系统、羽状复叶、胚珠（种子）等。胚珠成对着生在能育枝的顶端，具四裂片式珠被，每个胚珠的侧部具二裂式托斗。“这些形态特征与目前已知的其他种子植物不同，代表了一个全新类型。我们将其命名为‘二裂在君木’，是为了纪念丁文江（字在君）在中国地质学科初创时期的奠基性贡献。”

  研究人员还研究了早期种子植物的风媒传粉策略。与蕨类植物不同，种子植物的雌性繁殖体——胚珠（在授粉前生长在植物体上）能否成功捕获到花粉，是它们能否完成有性生殖的决定性因素。

  地球上最古老的种子植物如何捕获花粉？“我们发现了超过100枚在君木化石标本，基于此，重建了其胚珠的三维数字模型，并通过计算流体力学方法，模拟研究早期胚珠如何捕获空气中的花粉流。”薛进庄说，分析表明，裂片式的珠被可以显著降低胚珠顶端的气流速度——在君木的珠被裂片可使气流产生约91%的减速，气流减速后，它携带的花粉才可能被释放在胚珠顶端，继而完成授粉。

  作为对比，研究人员还模拟了另一种更为复杂的胚珠，结果表明：其珠被和巨大的托斗可使气流速度降低80%至99%，并且由于其托斗从四周包围胚珠，对不同方向的气流具有同样效应，说明复杂胚珠结构在风媒传粉效率方面更有优势。研究者说：“在虫媒传粉策略演化出现之前，如何更好地利用空气流动并捕获花粉，是塑造最早种子形态的重要因素。”