CGM第584期：异型花柱趋同演化的分子机制解析
中国科学院华南植物园 · 副研究员
博士，副研究员，主要研究方向为进化生物学和遗传学，以植物与传粉昆虫的相互作用为核心研究框架，揭示植物与泛化或专性传粉昆虫互动过程中的生态驱动因素、性状趋同演化、植物生殖系统转变的分子机制，以及动植物相互作用的分子基础。主持国家和省部级项目7项，在国际知名期刊PNAS、New Phytologist、Molecular Ecology 等发表论文20余篇。
活动回放
在 Bilibili 打开完整回放 ↗趋同演化导致的相似表型通常源于对相似选择压力的适应性响应。然而，表型趋同是由相似还是不同的分子机制驱动，这一问题仍缺乏深入探索。异型花柱是经典的形态与功能趋同演化的多态性花结构, 同一个群体中有两种或三种在雌雄蕊高度上相互异位的花，主要为了促进异花传粉，提高雌雄适合度。异型花柱在被子植物15个目28个科中多次独立演化，其背后的分子遗传机制尚未得到充分阐释。在茜草科、金丝桃科和紫草科等植物中的研究表明，异型花柱由基因组上一段紧密连锁的S-locus超基因座调控，它表现为半合子模式，通常仅存在于短柱花个体的S- 单倍型中。该区域相比两侧区域通常富集显著高比例的重复序列，并且S-locus的形成伴随着基因的逐步复制和插入。在茜草科绣球茜属（Dunnia）和玉叶金花属（Mussaenda）中，S-locus区域包含3-9个基因，花柱长度由一个半合子的 S-IAA 基因控制，该基因参与生长素代谢通路。转基因实验证实，S-IAA 能够缩短烟草的花柱长度，支持其在花柱二型性中的功能作用。在黄牛木中，S-locus 区域包含9个基因，生长素代谢基因S-Yucca是潜在的花柱/花药长度侯选基因。综合现有研究，异型花柱适应性趋同可分别通过生长素、油菜素内脂和赤霉素等不同激素的遗传通路实现，凸显了自然选择在塑造复杂适应性性状分子基础方面的灵活性。
参考文献
- Shuai Yuan, Spencer C. H. Barrett, Chuqiao Tang, Yangmeng Zhang, Qilin Sun, Zhongtao Zhao, Yu Zhang, Dianxiang Zhang, Shixiao Luo. Genomic evidence unveils the genetic architecture and evolution of the S‐locus controlling heterostyly in Rubiaceae. New Phytologist. 2025;247(4):1925-1941. DOI: 10.1111/nph.70311
- Miaomiao Shi, Spencer C H Barrett, Yu Zhang, Jianyu Zhang, Zhongtao Zhao, Xiangping Wang, Shuai Yuan, Zhonglai Luo, Shiran Gu, Shijin Li, Tieyao Tu, Dianxiang Zhang. Genomic architecture and evolution of heterostyly: new insights from Cordia subcordata (Boraginaceae). Molecular Biology and Evolution. 2026;43(1):msaf322. DOI: 10.1093/molbev/msaf322
评论（0）
登录后即可发表评论。
登录暂无评论，来发表第一条评论吧！