被子植物約有35萬種，在生態(tài)系統(tǒng)中占絕對優(yōu)勢。生物學(xué)家達爾文對被子植物突然爆發(fā)一直感覺非常迷惑，稱之為“討厭之謎（abominable mystery）”。化石證據(jù)顯示，被子植物在白堊紀早期已由昆蟲傳粉為主，傳粉昆蟲的多樣化可能是促進被子植物大爆發(fā)原因之一。目前被廣泛接受的假說是“被子植物早期具有泛化的傳粉者‘generalist’（即傳粉動物訪問系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系不相關(guān)的植物種類，并且往往以取食目的），進而形成泛化的傳粉系統(tǒng)”。當前，關(guān)于被子植物早期分支與傳粉昆蟲之間相互關(guān)系的研究受到以下阻礙：現(xiàn)存被子植物早期分化的類群基本是孑遺種類，最大的特點是“科多種少”；單種屬，單型科比例較高，研究對象的物種多樣性受限?，F(xiàn)存被子植物早期分支類群主要分布于熱帶亞洲，且以夜晚開花為主，開展野外研究較為困難。

　　以東南亞為分布中心的五味子科（Schisandraceae）是被子植物早期分支物種最豐富的陸生類群，約100種，其花的形態(tài)、顏色及性系統(tǒng)的多樣性為研究被子植物早期分支與傳粉者之間相互關(guān)系的起源與演化提供了理想的模式。 近期，中國科學(xué)院華南植物園研究員羅世孝及其合作者，通過野外采樣、觀察與視頻拍攝、電子掃描鏡下性狀分析、昆蟲的形態(tài)與DNA條形碼鑒定、協(xié)同分子系統(tǒng)樹的構(gòu)建及分子鐘的分析，首次從物種、群落和系統(tǒng)發(fā)育水平層面，揭示了被子植物“第一個”專性共生傳粉系統(tǒng)，即“五味子科植物與癭蚊”的演化與維持機制。

　　群落水平的研究發(fā)現(xiàn)，同域分布的五味子科植物大多各自擁有自己獨特的傳粉者，同一物種在不同的群落具有相同的傳粉者。協(xié)同系統(tǒng)發(fā)育與分子鐘標定發(fā)現(xiàn)，年輕的傳粉癭蚊與更古老的五味子科植物之間形成了典型的協(xié)同適應(yīng)。五味子科植物花部結(jié)構(gòu)與傳粉癭蚊產(chǎn)卵結(jié)構(gòu)之間形成了典型的性狀匹配，一種傳粉癭蚊的產(chǎn)卵結(jié)構(gòu)與一種植物的花部結(jié)構(gòu)特征高度適應(yīng)。綜合研究及分析整個現(xiàn)存被子植物早期分支與傳粉者之間相互關(guān)系發(fā)現(xiàn)，以產(chǎn)卵為目的蠅類（flies）是現(xiàn)存被子植物早期分支種類的主要傳粉者。這一類傳粉者有“沒有花粉會被取食”和“雌性的草食昆蟲為了后代發(fā)育更忠誠于同一物種的花，因此在植物與傳粉者之間形成的往往是更加專性的相互關(guān)系”兩個明顯的優(yōu)勢。地球上現(xiàn)存被子植物早期分支物種主要由產(chǎn)卵的昆蟲傳粉，相互之間形成了特殊的共生關(guān)系，而非具有“泛化的傳粉者”。這一新的發(fā)現(xiàn)對傳統(tǒng)的假說提出了挑戰(zhàn)，為研究和理解被子植物早期與傳粉者相互關(guān)系提供了新思路。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委的資助。

圖1.五味子科植物不同的花部結(jié)構(gòu)對就不同的傳粉癭蚊的訪花行為和產(chǎn)卵相關(guān)結(jié)構(gòu)的特征

圖2、五葉子科植物與傳粉癭蚊之間互利共生關(guān)系及花部性狀與傳粉者產(chǎn)卵性狀之間協(xié)同適應(yīng)