遼西凌源發現被子植物化石為花朵演幹上提供新啟示

他們發現了遼寧凌源大王丈子義縣組（約1.25億年前）地層中出產的被子植物化石——凌源變果。被子植物「變果」化石為花朵演化研究提供新啟示

果實

化石全貌（王鑫供圖）

被子植物起源及其早期演化是植物學家長期以來致力攻克的植物學難題，《科學》雜誌將其列為125個世界級科學難題之一。「解決這個問題也許不難，找化石證據。」 中科院 南京地質古生物研究所研究員王鑫對《中國科學報》記者說。

近日，《歷史生物學》在線發表了王鑫研究團隊與福建農林大學共5位學者合作完成的題為《早白堊世包括不同器官的新型被子植物為花朵演化提供新的啟示》的論文。他們發現了遼寧凌源大王丈子義縣組（約1.25億年前）地層中出產的被子植物化石——凌源變果。

「由於此前報導過的義縣組植物中很少看到類似花被的結構，包裹在凌源變果花蕾周圍的類似花被的結構首次顯現出了現代意義上的典型的花中最招人喜歡的部分——花瓣的雛形。」王鑫說，這個發現顯然對人們了解花的演化具有重要意義。

凌源變果是早白堊世義縣組被子植物家族的最新成員。

我國遼西的義縣組地層在世界範圍內聞名天下，很大程度上是因為其出產的被子植物化石。雖然此前義縣組的化石植物中曾經報導過類似雙子葉植物的葉片，但是由於單獨保存，其母體植物的屬性一直懸而未決。「此次發現的化石的葉片直接和其他器官相連，提供了難得窺視早期被子植物形態的窗口。」王鑫表示。

凌源變果是一個保存為正負面的大型化石。植物保存的部分大約17釐米高，12釐米寬。化石保存了植物末端，包括莖、葉、花蕾、果實等各個連生器官。凌源變果的葉片特徵指示凌源變果不可能是單子葉植物。

據王鑫介紹，相較此前報導過的義縣組被子植物化石，凌源變果的最大特徵是突出一個「變」字。 一「變」表現在葉片形態：在同一塊化石中可以看到兩種不同的葉片。 二「變」表現在分支方式：在同一塊化石中，凌源變果既有明顯的對生的葉腋分支方式，又有非對生的葉腋分支方式。三「變」表現在果序的形態結構：變果的果序一般都是成對著生，但是這兩個相鄰的果序具有不同的形態，一個包括多個果實輪狀聚集在一個短而粗的果序柄上，另一個則只有一兩個果實長在一個細細長長的果序柄上。

王鑫表示，這三個特徵的變化範圍之大，如果放在一個現代植物中，很可能跨越了不同的科屬界限。而它們出現在同一棵植物——凌源變果中，充分說明了早期被子植物在形態上是有很大的可塑性和不穩定性。

凌源變果令人驚奇的地方不僅表現多變，而且表現在其對花朵演化的啟示。同一塊化石上的凌源變果的生殖器官處於不同的發育階段，這為人們了解植物的花朵形態和發育過程提供了千載難逢的機會。凌源變果最幼嫩的生殖器官是一個花蕾，頂端呈截形，似乎包裹在花被之中；而凌源變果最成熟的生殖器官是比較成熟的果序，包括兩個或者多個簇生的果實。

王鑫表示，凌源變果的發現在理論上具有重要意義，其胚珠著生於果實的背縫線上。這一發現不支持教科書中流行的大孢子葉理論。按照該理論，胚珠應該著生在凌源變果的腹縫線上。

無獨有偶，在胚珠的著生位置這個特徵上，凌源變果和此前在義縣組地層中發現的早期被子植物化石（包括古果、假人字果）以及美國白堊紀中期的古花是一致的。雖然這些植物特徵不支持大孢子葉理論，但是它們卻都在新近提出的植物演化一統理論的預料之中。

「有意思的發展趨勢是，有學者關於現代植物的研究得出了相同的結論。」王鑫說。