南京古生物所等發(fā)現(xiàn)最早的有花植物昆蟲傳粉證據(jù)
花蚤和花粉標本照片
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人類的大部分食物來自被子植物（開花植物），而90％以上的被子植物需要昆蟲授粉。如此重要的授粉行為是什么時候開始在地球上出現(xiàn)的呢？中國科學院南京地質古生物研究所科研人員在緬甸琥珀中的新發(fā)現(xiàn)，為最早的被子植物蟲媒傳粉提供了直接證據(jù)。相關研究于11月12日在線發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
被子植物（有花植物）是當今最繁盛的植物類群?；涗涳@示被子植物在白堊紀中期突然大量出現(xiàn)。達爾文將這一“反常現(xiàn)象”稱為“討厭之謎”。許多被子植物通過昆蟲進行傳粉（蟲媒傳粉），從而促進基因流動，形成高度的多樣性。因此，昆蟲傳粉被認為是白堊紀中期被子植物大爆發(fā)的一個關鍵因素。盡管白堊紀中期昆蟲和被子植物的種類已經(jīng)較為豐富，但此時期被子植物蟲媒傳粉的直接證據(jù)卻一直缺失。
南京古生物所“現(xiàn)代陸地生態(tài)系統(tǒng)起源與早期演化研究團隊”的聯(lián)培博士生包童（波恩大學與南京古生物所聯(lián)合培養(yǎng)）在研究員王博的指導下，與研究員李建國和美國David Dilcher教授合作，在白堊紀中期（約1億年前）緬甸琥珀中發(fā)現(xiàn)了真雙子葉植物經(jīng)花蚤科甲蟲進行傳粉的直接證據(jù)。該研究結果證實了許久以來學者們關于白堊紀甲蟲是早期被子植物傳粉者的猜想，填補了早期被子植物蟲媒授粉證據(jù)的空白，為解答達爾文的“討厭之謎”提供了一個關鍵證據(jù)。
該研究報道了緬甸琥珀中一個身體攜帶大量花粉的花蚤科甲蟲，定名為緬甸訪花花蚤（Angimordella burmitina）。該枚化石右側被密集小氣泡遮擋，只有左側特征可被觀察。研究團隊利用高分辨率光學顯微鏡和顯微斷層掃描技術（顯微CT）對花蚤身體形態(tài)進行分析，獲得了高精度三維圖像。琥珀花蚤的身體側扁，并呈C型彎曲，后足極其發(fā)達適于跳躍。該體型非常適合在花冠上移動，從而高效地接觸并攜帶花粉。此外，該花蚤口器的下顎須末節(jié)膨大，用于收集和取食花粉顆粒。
研究團隊對琥珀標本精細打磨處理后，利用激光共聚焦顯微鏡和高倍光學顯微鏡的觀察，發(fā)現(xiàn)花蚤的腹部、鞘翅和身體附近保存了至少62枚花粉顆粒，并確定了這些花粉屬于典型的三溝型花粉。三溝型花粉指每個花粉顆粒上具三條輻射排列的溝，這也是真雙子葉植物的重要鑒定特征。琥珀中這些花粉個體較大，表面有復雜紋飾，部分顆粒形成花粉團，揭示了早期被子植物蟲媒花的花粉特征。
綜合花蚤身體構型、口器形態(tài)、體毛特征、花粉形態(tài)等一系列證據(jù)，該研究確定此琥珀標本展現(xiàn)了白堊紀中期花蚤類甲蟲對被子植物的傳粉行為，揭示了早期真雙子葉植物的蟲媒傳粉機制，并提供了白堊紀最早的被子植物蟲媒傳粉的直接證據(jù)。
甲蟲是現(xiàn)今自然界中物種最豐富的昆蟲類群，真雙子葉植物也占據(jù)被子植物中的主體。甲蟲等昆蟲對真雙子葉植物的傳粉行為是維持現(xiàn)今陸地生態(tài)系統(tǒng)和人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常運轉的基礎。該研究提供的證據(jù)表明真雙子葉植物的蟲媒傳粉機制已經(jīng)于1億年前出現(xiàn)。
相關研究工作得到中科院、國家自然科學基金委、國家科技部的支持。南京古生物所副研究員殷宗軍和吳素萍提供了顯微CT的技術支持，工程師方艷提供了激光共聚焦顯微鏡的技術支持。
花蚤傳粉復原圖
注：本文轉載自中國科學院。
