闭花受精是一种植物在关闭的花朵内完成自花授粉,并产生种子有性繁殖方式[1]闭锁花(Cleistogamous Flower, CL)是闭花受精的关键,这类花朵不开放,授粉过程在花朵内部自发完成[2]。闭花受精现象分布在50个228个的约693种植物中,常见于堇菜科凤仙花科禾本科远志科以及豆科等植物类群[3]

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毛叶黄堇Viola pubescens)的(a)开放花与(b)闭锁花

分类

闭花受精植物通常分为以下三类[2]

  • 完全闭花受精:所有花均为闭锁花,植物不产生开放花。
  • 诱导闭花受精:在特定环境条件下诱发闭锁花的产生。
  • 两型闭花受精(Dimorphic Cleistogamy):同一植物在不同部位或不同时期同时产生闭锁花和开放花(Chasmogamous Flower, CH)。

闭锁花通常具有减少的花冠雄蕊数量[4]。相较于开放花鲜艳的花瓣和特殊气味,闭锁花花瓣发育不全或完全缺失,通常无色,且雄蕊数量减少,有时雄蕊退化为丝状或原基状[5][6][7]

假说

关于两型闭花受精现象,存在多种假说[2]

  • 繁殖保障:闭锁花是一种应对开放花授粉失败的备份机制。在授粉不成功的情况下,闭锁花可以通过自交保障种子的生产,延长生长季节的有性生殖时间[8][9][10][11]
  • 防止自交衰退:自交后若有害等位基因未能被清除,将增加群体遗传漂变与自交衰退的风险[12][13]。闭锁花主要依靠自交繁殖,而开放花通过异交产生更多具遗传变异的后代,从而维持后代的遗传多样性,以适应环境变化[9][14][10][15]
  • 能量分配:闭锁花的能量消耗较低,因为它们节省了产生更多花粉蜜腺体与花瓣的成本;而开放花较大,通常具有吸引传粉昆虫的功能,因此需要更多能量[10][16]。两型闭花受精可以通过不同花型的比例调整能量分配,以优化其生殖效益[9][17][18][19]
  • 环境异质性:环境因素(如光周期光强温度、土壤营养和水分等)决定了闭锁花与开放花的产生,环境异质性促进了两种花型的分化与选择[6][20][21][15]

参考文献

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