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冬青树带刺的原因

  冬青树带刺的原因。节日树用多刺的叶子来防止被啃噬。

  一项新的研究考察了带刺的冬青树叶是怎样与啮齿动物作斗争的。

冬青树带刺的原因

  摄影:Robin Smith 图片资料室:盖蒂图片社

  在整个圣诞季,有着闪亮的常青树叶和鲜艳的红色浆果的冬青树看上去就是自然的节日装饰。

  它们是著名的锋利。但是,并不是所有的冬青树都是多刺的,即使是在同一棵树上。科学家们现在认为他们终于弄明白了这些植物是怎样制造出更锋利的叶子,表面上看上去是随意的。

  一项发表于林耐学会植物杂志的新研究表明,一棵树上树叶的变化是与动物啃噬它们的结果以及树对于那种环境压力的快速分子反应结合在一起的。

  西班牙国家研究委员会的 Carlos Herrera在西班牙的东南部领导了这项研究。他和他的团队研究了欧洲的冬青树,隶属于冬青属。和其他植物一样,冬青属可以同时生长出不同形状的树叶。这叫做异形叶性。在他们研究的40棵冬青树里,有39棵树会长出不同种类的树叶,带刺的和光滑的。

  同一棵树上五种不同的冬青叶。冬青树带刺的原因

  摄影:Emmanuel Lattes 阿拉米图片社

  一些树看上去曾经被野山羊和鹿光顾过。在那些树上,距离地面8英尺(折合2.5米)高的地方带刺的树叶更多,而越往上树叶就开始变得光滑。科学家希望能弄明白冬青树是如何如此迅速地改变树叶形状。

  一棵树上的所有树叶都是遗传双胞胎并且共享完全相同的DNA序列。通过研究DNA中的甲基化作用——这是化学过程的痕迹,它会修改DNA但却不影响生物体的遗传序列——研究团队可以确定树叶的变化是对环境的反应还是基因的改变。他们发现,在近期被动物光顾、带刺树叶生长以及甲基化作用之间,存在某种联系。

  “在冬青树上,我们发现和无刺树叶相比,多刺树叶的DNA明显更少的甲基化。从这一点。我们推断甲基化改变最终影响了树叶形状的变化。”Herrera说道,“我们这项研究的新颖之处在于,我们展现了众所周知的树叶形状变化与DNA甲基化形式的变化联系在一起,即表观遗传变化并不取决于DNA序列的变化。”

  “异形叶性是冬青属的一个显著特性,而这常被归因为啃噬的结果。然而,直到现在,仍然没有人能够总结出这种现象发生的机制。” 林耐学会植物杂志的主编,同时也是基尤皇家植物园遗传学的领头人Mike Fay这样说道,“这一新研究,让我们就朝着理解这个机制的方向迈了一大步。”

  表观遗传变化与基因组DNA序列的变化不相关。冬青树带刺的原因

  “这对于植物保护有着明确而重要的意义,”Herrera说。在那些遗传变异因生境丧失而耗尽的自然种群中,能够不等待缓慢的DNA变化而迅速反应的能力可以帮助生物体在不断加快的环境变化里生存下来。他说,在如此多植物保护问题中,植物的适应性是让人乐观的。

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