南洋杉（Araucaria araucana）雌性生殖周期中的发育时机：季节性特征与进化视角

南洋杉科温带物种A. araucana雌球果发育解剖学研究揭示其周期短于其他成员，通过后期启动发育、加速生长及与气候周期同步的策略适应温带气候，对比发现生殖资源分配存在显著物种特异性，为气候变化下裸子植物生殖进化提供新视角。

　　

摘要

背景与目的

植物生殖发育的时间和速度变化在植物进化中起着核心作用，这些变化通常受到季节性气候的影响。南洋杉科（Araucariaceae）为研究不同气候条件下的发育时间提供了宝贵的机会。虽然大多数南洋杉科物种分布于温暖地区，但Araucaria araucana却生长在具有明显季节性的温带地区。我们从解剖学角度描述了其此前未被记录的雌性生殖周期，并将季节性因素视为影响植物发育过程的选择压力。

方法

我们在A. araucana的雌性球果发育过程中定期进行采样。我们将样本浸入树脂中，然后切片、染色（使用甲苯蓝和PAS染色法），并拍摄发育中的胚珠。我们将这些观察结果与关于Araucaria angustifolia和Agathis australis的已有研究进行了比较。

主要结果

A. araucana的雌性球果发育过程遵循一系列可清晰区分的解剖学阶段，这些阶段在授粉之前就开始了，且与其他针叶植物的发育过程一致。这些阶段包括种鳞和珠心的形成、大孢子母细胞的分化、配子体的发育、颈卵器的成熟、受精以及胚胎的形成。胚珠的发育过程在整个南洋杉科中具有进化上的保守性；然而，A. araucana在发育的时间和速度上表现出独特特征：其生殖周期较短，胚珠发育开始时间较晚但进展较快，授粉发生在胚珠发育的较晚阶段，随后花粉管生长速度加快。这些变化可能反映了该物种通过调整发育过程以适应温带气候的特点。在球果生长方面也观察到了类似的变化：A. angustifolia的球果生长在受精后才开始加速，而A. araucana的球果生长则较早开始但在冬季暂停，这可能是其在季节性环境中的一种高效资源利用策略。

结论

我们的研究首次对南洋杉科植物的雌性球果发育时间进行了比较分析。尽管胚珠的发育结构在整个科内具有保守性，但其发育时间和资源分配策略在不同物种间存在差异，这很可能反映了它们对气候条件的适应性。更广泛而言，这些发现表明针叶植物的雌性生殖周期具有应对环境压力的进化潜力，这一点在气候变化背景下尤为重要。