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花朵作為植物的繁殖器官，是植物繁衍的重要投資。通常蟲媒傳粉的花朵往往具有大的花展示和生物量，花朵重量、花蜜生產(chǎn)、花色素的生產(chǎn)、花壽命的維持都需要投入大量的能量和資源。因此，植物對繁殖資源的投資和回收利用對于其適合度有重要影響。大多數(shù)植物的花朵都會凋謝或萎蔫，花朵凋謝過程中，植物母體往往會回收花蜜中的能量，以及花瓣中的能量和化合物。那么凋謝過程中轉(zhuǎn)運的物質(zhì)和能量都去了哪里呢？有三種可能的去向：1）如果花朵被授粉，這些資源用于同一朵花果實的發(fā)育；2）提供給同株其它花朵；3）如果是多年生植物，資源可能被回收到根部，用于第二年的生長和繁殖。然而，到目前為止，沒有嚴格的控制實驗操作凋謝和不凋謝來驗證上述的資源回收利用的可能去向。

中國科學院國際人才計劃訪問學者、澳大利亞麥考瑞大學Graham Pyke教授和中國科學院昆明植物研究所任宗昕副研究員和澳大利亞悉尼科技大學的同行合作，選取多年生的火鈴花科植物Blandfordia gandiflora為研究對象（圖1），檢驗花朵凋謝過程中植物回收的花資源的去向。研究提出以下三個假說：假說1：萎蔫花朵中的資源回收后用于同一朵花種子的發(fā)育；假說2：萎蔫花朵中的資源回收后用于同一花序中其它花朵的果實發(fā)育；假說3：萎蔫花朵的資源用于第二年植株的開花。實驗設(shè)計為兩兩對照的花朵凋謝組和花瓣人為去除組。為檢驗假說1，花瓣去除（實驗組）和正常花朵凋謝（控制組）植株上所有花朵都人工異花授粉，假說預測花朵凋謝組種子產(chǎn)量（結(jié)籽率和種子重量）高于花瓣去除組；為檢驗假說2，花序上的花均分為上下兩部分，上半部分花朵在兩種處理中均人工授粉，下半部分花凋謝組剪去花柱，去除組剪去花瓣和花柱，假說預測凋謝組種子產(chǎn)量高于去除組；為檢驗假說3，兩種處理花均剪去花柱，去除組剪去花瓣，凋謝組保留花瓣，假說預測第二年凋謝組植株開花的比例更高。研究結(jié)果不支持假說1和2，支持假說3。研究首次表明萎蔫花朵的資源回收后，并未用于當年同一花朵和同株其它花朵，而資源可能積累于根部用于來年植株的開花。因此，研究揭示了花朵凋謝對植物繁殖適合度的重要性。

研究成果以Why do flowers wilt?為題，發(fā)表于國際植物生物學期刊Plant Biology。Graham Pyke教授為第一作者，任宗昕副研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學基金（32271594）和中國科學院國際人才計劃訪問學者項目（2021VBA0014）的支持。Pyke教授與任宗昕副研究員建立有長期的合作研究關(guān)系，致力于植物花行為，特別是花蜜分泌行為和花凋謝行為研究。

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圖1. 研究對象火鈴花科植物Blandfordia gandiflora及花瓣去除實驗

圖2. 實驗設(shè)計示意圖

文：任宗昕