最古老种子植物如何捕获花粉？中国3.65亿年前化石研究揭秘

中新网北京3月30日电 (记者 孙自法)花粉的散布和捕获是种子植物成功繁衍的关键。地球上最古老的种子植物是如何捕获花粉的？社会公众对此颇感兴趣，科学家们也持续跟踪研究。

北京大学地球与空间科学学院副教授薛进庄团队联合中国科学院南京地质古生物研究所等中外合作伙伴，最近在浙江长兴泥盆纪晚期(约3.65亿年前)地层中发现一类全新种子植物化石，并通过计算流体力学方法分析早期种子植物的雌性繁殖体——胚珠捕获花粉的性能，为最早种子植物的风媒传粉策略提供了新见解。

这一种子植物领域的重要研究成果论文，近日在《英国皇家学会会刊B辑》(Proceedings of the Royal Society B)发表。

领导此项研究工作的薛进庄介绍说，种子植物胚珠能否成功捕获到花粉是它们能否完成有性生殖的决定性因素。

本次研究发现的种子植物化石包含分枝系统、羽状复叶、胚珠(种子)等，其中，胚珠成对着生在能育枝的顶端，具四裂片式珠被，每个胚珠的侧部具二裂式托斗。这些形态特征与目前已知的其他种子植物不同，代表了一个全新类型。研究团队将其命名为“二裂在君木”，属名 “在君木”旨在纪念地质学家丁文江(字在君)先生在中国地质学科初创时期的奠基性贡献。

基于超过100枚化石标本，研究团队重建了在君木胚珠的三维数字模型，并通过计算流体力学方法，模拟研究了早期胚珠如何捕获空气中的花粉流。分析表明，裂片式的珠被可以显著降低胚珠顶端的气流速度。在君木的珠被裂片可使气流产生约91%的减速，气流减速后，其携带的花粉才可能被释放在胚珠顶端，继而完成授粉。

作为对比，研究人员模拟了另一种更为复杂的胚珠，结果表明其珠被和巨大的托斗可使气流速度降低80%至99%，并且由于其托斗从四周包围胚珠，因此对不同方向的气流具有同样效应，从而说明复杂胚珠结构在风媒传粉效率方面更有优势。

薛进庄总结说，在君木化石的发现及研究表明，在虫媒传粉策略演化出现之前，如何更好地利用空气流动并捕获花粉，是塑造最早种子形态的重要因素。