最古老種子植物如何捕獲花粉？中國3.65億年前化石研究揭秘

中新網北京3月30日電 (記者 孫自法)花粉的散佈和捕獲是種子植物成功繁衍的關鍵。地球上最古老的種子植物是如何捕獲花粉的？社會公眾對此頗感興趣，科學家們也持續跟蹤研究。

北京大學地球與空間科學學院副教授薛進莊團隊聯合中國科學院南京地質古生物研究所等中外合作伙伴，最近在浙江長興泥盆紀晚期(約3.65億年前)地層中發現一類全新種子植物化石，並通過計算流體力學方法分析早期種子植物的雌性繁殖體——胚珠捕獲花粉的性能，為最早種子植物的風媒傳粉策略提供了新見解。

這一種子植物領域的重要研究成果論文，近日在《英國皇家學會會刊B輯》(Proceedings of the Royal Society B)發表。

領導此項研究工作的薛進莊介紹説，種子植物胚珠能否成功捕獲到花粉是它們能否完成有性生殖的決定性因素。

本次研究發現的種子植物化石包含分枝系統、羽狀複葉、胚珠(種子)等，其中，胚珠成對着生在能育枝的頂端，具四裂片式珠被，每個胚珠的側部具二裂式託鬥。這些形態特徵與目前已知的其他種子植物不同，代表了一個全新類型。研究團隊將其命名為“二裂在君木”，屬名 “在君木”旨在紀念地質學家丁文江(字在君)先生在中國地質學科初創時期的奠基性貢獻。

基於超過100枚化石標本，研究團隊重建了在君木胚珠的三維數字模型，並通過計算流體力學方法，模擬研究了早期胚珠如何捕獲空氣中的花粉流。分析表明，裂片式的珠被可以顯著降低胚珠頂端的氣流速度。在君木的珠被裂片可使氣流產生約91%的減速，氣流減速後，其攜帶的花粉才可能被釋放在胚珠頂端，繼而完成授粉。

作為對比，研究人員模擬了另一種更為複雜的胚珠，結果表明其珠被和巨大的託鬥可使氣流速度降低80%至99%，並且由於其託鬥從四周包圍胚珠，因此對不同方向的氣流具有同樣效應，從而説明覆雜胚珠結構在風媒傳粉效率方面更有優勢。

薛進莊總結説，在君木化石的發現及研究表明，在蟲媒傳粉策略演化出現之前，如何更好地利用空氣流動並捕獲花粉，是塑造最早種子形態的重要因素。