冬青樹帶刺的原因

Daphane

來源: 華夏地理論壇

節日樹用多刺的葉子來防止被啃噬。



一項新的研究考察了帶刺的冬青樹葉是怎樣與嚙齒動物作鬥爭的。

攝影：Robin Smith 圖片資料室：蓋蒂圖片社

       在整個聖誕季，有著閃亮的常青樹葉和鮮艷的紅色漿果的冬青樹看上去就是自然的節日裝飾。

       它們是著名的鋒利。但是，並不是所有的冬青樹都是多刺的，即使是在同一棵樹上。科學家們現在認為他們終於弄明白了這些植物是怎樣制造出更鋒利的葉子，表面上看上去是隨意的。

       一項發表於林耐學會植物雜志的新研究表明，一棵樹上樹葉的變化是與動物啃噬它們的結果以及樹對於那種環境壓力的快速分子反應結合在一起的。

       西班牙國家研究委員會的 Carlos Herrera在西班牙的東南部領導了這項研究。他和他的團隊研究了歐洲的冬青樹，隸屬於冬青屬。和其他植物一樣，冬青屬可以同時生長出不同形狀的樹葉。這叫做異形葉性。在他們研究的40棵冬青樹里，有39棵樹會長出不同種類的樹葉，帶刺的和光滑的。

同一棵樹上五種不同的冬青葉。
攝影：Emmanuel Lattes 阿拉米圖片社

        一些樹看上去曾經被野山羊和鹿光顧過。在那些樹上，距離地面8英尺（折合2.5米）高的地方帶刺的樹葉更多，而越往上樹葉就開始變得光滑。科學家希望能弄明白冬青樹是如何如此迅速地改變樹葉形狀。

        一棵樹上的所有樹葉都是遺傳雙胞胎並且共享完全相同的DNA序列。通過研究DNA中的甲基化作用——這是化學過程的痕跡，它會修改DNA但卻不影響生物體的遺傳序列——研究團隊可以確定樹葉的變化是對環境的反應還是基因的改變。他們發現，在近期被動物光顧、帶刺樹葉生長以及甲基化作用之間，存在某種聯系。

       “在冬青樹上，我們發現和無刺樹葉相比，多刺樹葉的DNA明顯更少的甲基化。從這一點。我們推斷甲基化改變最終影響了樹葉形狀的變化。”Herrera說道，“我們這項研究的新穎之處在於，我們展現了眾所周知的樹葉形狀變化與DNA甲基化形式的變化聯系在一起，即表觀遺傳變化並不取決於DNA序列的變化。”

       “異形葉性是冬青屬的一個顯著特性，而這常被歸因為啃噬的結果。然而，直到現在，仍然沒有人能夠總結出這種現象發生的機制。” 林耐學會植物雜志的主編，同時也是基尤皇家植物園遺傳學的領頭人Mike Fay這樣說道，“這一新研究，讓我們就朝著理解這個機制的方向邁了一大步。”

       表觀遺傳變化與基因組DNA序列的變化不相關。

       “這對於植物保護有著明確而重要的意義，”Herrera說。在那些遺傳變異因生境喪失而耗盡的自然種群中，能夠不等待緩慢的DNA變化而迅速反應的能力可以幫助生物體在不斷加快的環境變化里生存下來。他說，在如此多植物保護問題中，植物的適應性是讓人樂觀的。