打破認知!這些花竟然都在"造假":毛茛科植物的進化奇觀

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在繽紛的植物王國裏,毛茛科(Ranunculaceae)堪稱“僞裝大師”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,甚至還能僞裝成葉片......

它們僞裝後的形態是什麼樣的?進化出如此與衆不同的結構爲哪般?這篇文章,讓我們一起揭開毛茛科植物的“僞裝密碼”!

常見的花朵結構

在揭祕僞裝之前,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)爲例。

側金盞花的結構,未展示花梗、花托

(圖片來源:瀋陽樹木園 王力平)

一般來說,一朵花主要由花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊羣和雌蕊羣組成。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,位於花萼內側,由多個花瓣組成;雄蕊羣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葯;雌蕊羣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”裏,事情就變得撲朔迷離了!

紛繁迷人眼,到底哪個纔是真正的花瓣?

我們印象中的花瓣,通常色彩豔麗、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:瀋陽樹木園 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,下圖爲烏頭屬(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:瀋陽樹木園 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:瀋陽樹木園 王力平)

類似的“萼片扮花瓣”把戲,在毛茛科中很常見。耬鬥菜屬(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”的纔是花瓣。花瓣的“小尾巴”,學名叫“距”,一般由萼片或花瓣延長而成,裏面藏着爲傳粉者準備的豐厚報酬(花蜜)。

紫花耬鬥菜(Aquilegia viridiflora var. atropurpurea

(圖片來源:瀋陽樹木園 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:瀋陽樹木園 於景華)

烏頭屬、耬鬥菜屬、翠雀屬,這三個屬雖然都有着迷惑人的結構,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,輻射五距耬鬥菜。如果下次在野外遇見這些花,試試用口訣鑑定吧!

傻傻分不清,究竟是花瓣、苞片還是葉子?

你以爲只有萼片會僞裝?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:瀋陽樹木園 王力平)

你看,它最外圍棕綠色的結構,是不是很像花萼?裏面潔白的部分,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!那麼它真正的花瓣呢?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,通常着生在花梗或花序梗上。在獐耳細辛這裏,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。

毛茛科苞片的僞裝術還不止於此,它們甚至能直接僞裝成葉子!

有一種叫做白頭翁(Pulsatilla chinensis)的植物,花落之後,它的花柱會伸長呈羽毛狀,看上去像頭髮花白的老翁,它的名字由此得來。

白頭翁羽毛狀的宿存花柱

(圖片來源:瀋陽樹木園 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:瀋陽樹木園 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,植株基部長出來的纔是它真正的葉子,我們稱“基生葉”。

左爲獐耳細辛花落之後長出來的基生葉;右爲白頭翁的苞片和剛萌發的基生葉

(圖片來源:瀋陽樹木園 王力平)

苞片僞裝成葉,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。苞片僞裝成葉片進行光合作用,能更快地突破障礙,爲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:爲什麼它們如此獨特,能夠形成無瓣花?其實,毛茛科花器官爲我們帶來的這場“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,時裝秀的主角乾脆就消失了,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,再加上現場觀衆的起鬨(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”,是否讓你驚歎於自然演化的精妙?這些看似複雜的“僞裝”,實則是植物在億萬年間爲適應環境、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、耬鬥菜、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僞裝背後,藏着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,都在訴說着最真實的生命奇蹟。

毛茛科植物快速識別指南

(圖片來源:瀋陽樹木園 王力平)

參考文獻:

[1] 李書心. 1988. 遼寧植物誌(上冊). 瀋陽:遼寧科學技術出版社

[2] Xiaoshan Duan, Caiyao Zhao, Yongchao Jiang, et al. 2020. Parallel evolution of apetalous lineages within the buttercup family (Ranunculaceae): outward expansion of AGAMOUS1, rather than disruption of APETALA3-3. 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:科普中國

作者:王力平 李巖 黃彥青 於景華(中國科學院瀋陽應用生態研究所樹木園)

監製:中國科普博覽

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