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为探究花性状进化及传粉者介导的物种形成早期机制，研究人员对两种猴面花（Mimulus）黄色和红色花形态进行研究。结果发现黄色形态在色素、基因表达等方面趋同进化，且更受熊蜂偏好。该研究为理解适应性进化提供重要依据。
在奇妙的植物世界里，花朵的进化一直是生物学家们热衷探索的神秘领域。从分子层面的基因变化，到生物个体的表型差异，再到物种间相互作用的演变，这一系列复杂的过程就像一团迷雾，等待着人们去揭开。其中，花性状的进化尤为关键，它与传粉者的关系密切，传粉者在开花植物的多样化进程中扮演着重要角色。然而，目前仍有诸多问题困扰着科学界。比如，适应复杂性状的进化是如何发生的？在传粉者介导的物种形成早期，从种内花变异到新物种形成的具体机制是怎样的？这些问题就像一道道谜题，吸引着科研人员不断探索。
为了解开这些谜题，来自英国约翰英纳斯中心（John Innes Centre）等机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于猴面花属（
Mimulus）植物，该属中的 Erythranthe 组包含两种从昆虫传粉转变为蜂鸟传粉的物种，且在这两个蜂鸟传粉的物种（
M. cardinalis和
M. verbenaceus）中，自然出现了黄色花形态，这为研究提供了绝佳的素材。研究人员对黄色花形态和红色花形态的猴面花进行了多方面的对比研究，最终发现两种黄色花形态在色素、基因表达以及传粉者响应等方面存在趋同进化现象，而且黄色花形态对熊蜂具有更强的吸引力。这一研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解适应性进化和传粉者介导的物种形成早期阶段提供了重要线索。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。在植物材料方面，选取了不同花色形态的猴面花自交系，这些材料来自特定的采集地点并经过多代自交培育。在分析方法上，通过测量花瓣反射率、提取和分析色素来研究花色；利用转录组分析和全基因组分析探究基因表达和变异；采用动态顶空收集和 GC - MS 分析等技术研究花香；通过测量花的形态特征和花蜜含量来评估花的形态和奖励；还运用了电生理实验和行为学实验检测传粉者对花色和花香的感知与偏好。
下面来具体看看研究结果：
- 花色：适应性进化中的大效应步骤：通过比较不同花色形态花瓣裂片的光谱反射率，研究发现红色花在人类视觉和反射率曲线上相似，而黄色花则存在差异。进一步分析色素含量，发现两种黄色花形态的总花青素含量显著低于红色花，而总类胡萝卜素含量显著高于红色花，这表明从红色到黄色的花色转变是由花青素的减少和类胡萝卜素的增加共同介导的。对花青素和类胡萝卜素的生物合成途径基因表达分析发现，黄色花形态在相关基因表达上存在差异，如CHS在黄色花中上调，且两种黄色花形态在类胡萝卜素生物合成后期步骤中，相关基因表达增加，导致类胡萝卜素积累增加123。
- 转录组和全基因组变异：研究人员对两种黄色花形态进行转录组和全基因组分析，发现它们在染色体变异积累趋势上存在差异，且黄色花形态是从各自红色花祖先独立演化而来，排除了颜色位点渗入的可能性4。
- 其他花性状：在花香方面，两种猴面花的不同花色形态在花香挥发物总量和组成上存在差异，且黄色花形态的总挥发物排放率更高。花形态方面，黄色花形态的花冠开口更大、更宽松，有利于熊蜂进入；花蜜方面，两种猴面花的花蜜体积在不同花色形态间无差异，但M. verbenaceus的黄色花含糖量更高。此外，研究还发现花性状间存在相关性，如在M. verbenaceus中，挥发性物质和花蜜性状的相关性更高567。
- 传粉者对颜色和气味的感知：通过在蜜蜂视觉空间模型中绘制花瓣反射率，研究发现黄色花与红色花相比，与绿色背景的对比度更高，更易被蜜蜂视觉感知。电生理实验表明，熊蜂能够感知所有花色形态的花香，但不同花色形态间的花香对熊蜂触角的刺激响应差异不显著89。
- 传粉者偏好：熊蜂的选择：行为学实验结果显示，熊蜂在面对两种猴面花的黄色和红色花时，显著偏好黄色花，在总访问次数、探花次数和总处理时间等指标上均表现出对黄色花的偏爱，但在访问初期，熊蜂对黄色花和红色花的选择无明显差异1011。
研究结论和讨论部分指出，该研究详细描述了两种猴面花黄色花形态在花色、花性状和基因表达等方面的变化，揭示了它们在向熊蜂传粉转变过程中的趋同适应性进化。这种进化可能影响生殖隔离和适应性进化，为物种形成奠定基础。同时，研究也发现当前的黄色花形态虽受熊蜂偏好，但在形态上与熊蜂的适配并不完善，可能处于适应性进化的过渡阶段。未来的研究可进一步拓展到自然种群，深入探究相关基因位点的变异和选择特征，以及更广泛的花性状变异，这将有助于我们更全面地理解传粉者介导的物种形成和适应性进化的早期阶段，为生物进化理论的发展提供更坚实的证据。
