新发现生物多样性发布日期:2020年2月21日

花的力量:近距离观察植物繁殖

作者

凯瑟琳·e·达尔豪森

大卫·a·线圈

卢卡Comai

伊莎贝尔·m·亨利

年轻的评论家

阿卜杜勒

仁慈的学校

摘要

我们都知道我们吃的大部分食物都来自于种在田里或果园里的种子，但你有没有想过种子本身是从哪里来的?你曾经欣赏过一朵美丽的花的内部吗?信不信由你，这两个问题是有联系的!请继续阅读，了解植物繁殖的不同方式，以及科学家如何研究植物繁殖。你还将了解不同的植物繁殖方法的优点，以及为什么植物繁殖的方式对我们人类很重要。

了解植物繁殖很重要!

每个人都知道开花植物通常是由种子长成的，但你有没有想过种子是从哪里来的?种子是在花粉(从花的雄性部分)到达胚珠(来自花的雌性部分)。这似乎很简单，但实际上植物有几种不同的繁殖方式!在这篇文章中，你将了解一些植物繁殖的方法，以及这些不同繁殖模式的优点和缺点。

科学家研究植物繁殖的重要性有很多原因。例如，植物对你、你的家人、你的朋友、你的老师甚至你的宠物所吃的食物都非常重要。我们可以直接吃植物，比如水果和蔬菜。我们也需要植物来获取其他食物，比如牛吃的草可以给我们提供牛奶、奶酪和酸奶。通过了解我们需要的食物植物，科学家们可以弄清楚我们如何种植更多的这些植物，如何更有效地种植它们，以及如何在种植这些食物时减少对土地和水等宝贵资源的使用。除了食物，你还能想到更多利用植物的方式吗?

自交者和异交者:这两种植物有什么不同?

自受精植物，被称为selfers，产生能使自己的胚珠受精的花粉(图1一个)．如果一朵花既有雌花也有雄花，它就被称为花雌雄同体的．有时雌花和雄花是分开的，但它们长在同一株植物上。这些植物叫做雌雄同株的(意思是“一所房子”)。雌雄同株的植物是自生植物的例子，因为它们不需要两个独立的植物来繁殖。照片中的自拍者有多少人图2你知道吗?

图1 -使用不同植物繁殖模式的花的解剖结构。

**(一)**雌雄同体的自我。花粉可以使同一朵花内的胚珠受精。**(B)**异交雌雄异株植物，其中一株只有雌花而另一株只有雄花。来自雄性植物的花粉需要到达雌性植物花内的胚珠，以便使它们受精。

图2 -你知道有多少这种雌雄同体，雌雄分开的花?

雌雄同体的植物包括西红柿、茄子和青豆。雌雄同体的异交品种包括核桃、苹果和土豆。有独立花朵(雌雄同株)的植物包括南瓜、香蕉和玉米。花分开的异种植物(雌雄异株)包括冬青、芦笋和猕猴桃。

杂交植物，称为outcrossers它们需要两株独立的植物才能繁殖。有时，一朵花可以同时拥有花粉和胚珠，但它们不能相互受精;这就是所谓的自我不相容。为了成功繁殖，花粉和胚珠需要来自不同的植物。在其他情况下，两性是完全分开的，一些植物只开雄花，而另一些植物只开雌花。这与大多数动物的繁殖方式相似。科学家称这些植物为雌雄异体的(意为“两幢房子”)(图1 b)．来自雄性植物的花粉需要到达雌性植物的胚珠才能产生种子。已知的植物物种中只有5%是雌雄异株的，但这并不意味着它们不常见!［1］．照片中有多少异种图2你知道吗?

科学家如何研究雌雄异株植物?

关于某些类型的异交异种是如何以及为什么是雌雄异株的，仍然有很多谜团。科学家们决定研究许多不同种类的雌雄异株植物的DNA，试图了解是什么使它们成为雄性或雌性。你可以从DNA中学到很多东西，这些东西从观察或种植植物中可能不那么明显。DNA序列很像键盘上的字母:字母本身没有任何意义，但当它们组合在一起时，它们就可以组成单词。DNA中的这些“词”被称为基因，它们给植物提供信息，比如它们的叶子会是什么形状，它们会不会长刺，或者它们会是雄性还是雌性。

科学家们比较了几种雌雄异株植物的基因，以找出哪些基因在决定植物是雄性还是雌性方面起重要作用。他们发现植物可以通过几种方式来决定性别。例如，DNA中可能存在使植物变成雄性的基因，也可能存在阻止植物变成雌性的基因。1］．

研究植物DNA并不是科学家了解雄性和雌性植物差异的唯一方法。例如，他们可以研究雄花和雌花之间的形状差异。你也可以做到!

繁殖方法的优缺点

与人类不同，植物不能移动。这意味着植物需要使用其他策略将花粉转移到胚珠以产生种子。对于异交株，雄性植株不需要花费能量制造种子，因此它们可以花费更多的能量制造和传播高质量的花粉。同样，由于雌性植物不需要制造花粉，它们可以花更多的能量来制造高质量的胚珠。这意味着它们可以将更多的资源传递给后代，以提高它们的生存机会。此外，由于雌雄异株植物需要两种不同的植物才能繁殖，后代从亲本那里获得的基因会有更多的多样性。如果环境发生变化，这一点尤其重要，因为基因多样性更大的后代更有可能拥有帮助他们适应新环境的基因。另一方面，自恋者的后代只有来自父母一方的基因，他们的基因多样性更少，可能更难以适应环境的变化。这对异交者来说是一个相当大的优势!你之前了解到，只有5%的植物以这种方式繁殖，这并不多。 Can you think of any reasons why outcrossing might not be the best strategy for a plant to reproduce?

为什么异交者不像自交者那么普遍，科学家们有几个想法。首先，由于雄性和雌性异交者需要相似的生存环境和资源，如果它们靠得太近，就需要相互竞争。31%的雌雄异株植物通过依靠风将花粉传递给雌性植物来避免竞争问题。这远高于6%的自花植物采用风媒传粉(图3一) ［1］．当植物利用风授粉时，它们不再竞争资源，雄性需要制造更多的花粉，以增加它们的花粉到达遥远的雌性胚珠的机会。你可以把它想象成把篮球射进篮筐。图3 b)．做一个自拍者很像从篮球框的正下方投篮。作为一株雌雄异株植物就像从半场向篮筐投篮:你需要更多的篮球来增加你投进篮筐的机会。

图3 -许多雌雄异株植物利用风来帮助授粉。

**(一)**只有6%的自花植物利用风授粉，而31%的雌雄异株植物利用风授粉。**(B)**风媒传粉使用更多的花粉!就像打篮球一样，你离卵圈(雌花胚珠)越远，你就需要更多的“投篮”(花粉粒)来增加你进入“篮圈”的机会。

异交者可能不像自交者那样普遍的第二个原因是，雄性和雌性都不能在没有对方的情况下繁殖后代。如果所有的雄性或雌性都死了，那么植物物种就会灭绝。self - fers不需要担心这个问题，因为他们不依赖其他植物来产生更多的种子。

这些信息如何帮助农民?

农民对我们很重要，因为他们种植我们生存所需的食物。科学家可以与农民分享他们对植物的了解，这样他们就可以种植更多的食物，或者更有效地种植。假设你是一个农民，你想种植几维葡萄，你现在知道这是雌雄异株。作为一个农民，你需要种植雄性猕猴桃树，它们不生产猕猴桃，但需要为雌性猕猴桃树制造花粉。你可以问问科学家，为雌性猕猴桃授粉所需的雄性猕猴桃的最少数量是多少，这样你就不会浪费额外的资源，比如土地和水，来种植不必要的雄性猕猴桃。此外，作为一名猕猴桃种植者，你知道你需要种植你的葡萄藤多年才能开始结果。猕猴桃幼时，很难分辨它是雄性还是雌性。你可以请科学家观察你的猕猴桃幼藤的DNA，以帮助你确定哪些是雄性。你可以使用这些信息来确保雄性植物分布在你的农场上，并且没有太多的雄性藤蔓。