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云南学者通过2.5亿年前化石揭示植物“睡觉”起源机制

来源：扬子晚报时间：2023-02-16 21:55:47

【资料图】

图为冯卓团队发现的两种大羽羊齿类植物化石　云南大学古生物研究院供图

中新网昆明2月16日电 (陈静)记者16日从云南大学古生物研究院获悉，冯卓团队利用一种独特的昆虫咬蚀结构巧妙证实了化石植物存在感夜性(叶片白天展开，夜晚合拢或下垂)，把植物感夜性的起源时间推到了2.5亿年前，并提出植物叶片的“睡眠运动”可能在不同植物支系中存在多次独立起源，代表了一种趋同演化的结果。

有些植物拥有一种神奇的能力，即它们的叶片在白天展开，而在夜晚合拢或下垂，被称为植物感夜性(nyctinasty)。1880年，查尔斯·达尔文(Charles Darwin)在其巨著《植物的运动本领》(The Power of Movement in Plants)一书中，形象地称这种现象为“植物的睡眠运动”。然而，由于缺乏化石证据，人们至今对叶片“睡觉”习性的起源与演化历程知之甚少。

图为现生植物叶片在夜晚合拢后被咬出的“虫眼” 云南大学古生物研究院供图

冯卓团队在采集于云南曲靖2.5亿年前的两种大羽羊齿类植物(单网羊齿属Gigantonoclea)叶片上发现一种对称排列在叶片中脉两侧的昆虫咬蚀结构。而中脉两侧的咬蚀结构在形态和大小方面呈现出一定的规律性差异，即越靠近中脉或越靠近叶片基部时，中脉两侧的咬蚀结构形态、大小差异越大。通过与现生植物的广泛对比研究，冯卓等发现化石昆虫咬蚀结构与感夜性植物叶片合拢时被昆虫取食留下的结构一致，因此提出大羽羊齿类叶片上的昆虫咬蚀结构是其沿中脉合拢时形成的，即证实了该化石叶片具有感夜性运动。

目前，最早的被子植物化石出现于1.2亿年前的白垩纪早期，而冯卓等前期研究表明，大羽羊齿类植物在2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝事件发生后就完全灭绝了。被子植物出现与大羽羊齿植物灭绝之间存在着近1.3亿年的时间鸿沟，表明两类植物之间或不存在任何亲缘关系。在今天的植物界，除了蕨类植物中存在一例可靠报道外，感夜性现象全部出现于被子植物，尤以豆科和酢浆草科植物最为普遍，而在其他植物类群中尚未有确信发现。因此，冯卓等提出植物叶片的“睡眠运动”可能在不同植物支系中存在多次独立起源，代表了一种趋同演化的结果。

该研究以“化石叶片上特殊的昆虫取食揭示了感夜性的趋同性起源”(Specialized herbivory in fossil leaves reveals convergent origins of nyctinasty)为题，于2023年2月16日在线发表于国际知名学术期刊《当代生物学》(Current Biology)。云南大学植物古生态团队带头人冯卓为论文的第一兼唯一通讯作者。研究得到中国科学院战略性先导科技专项、第二次青藏科考、云南省“云岭学者”专项、云南大学等项目资助。

关键词：云南大学大羽羊齿类被子植物