跨大陆动物传粉植物花色素分布规律揭示UV吸收苯丙烷类化合物的双重功能

为解析花色素在传粉与环境适应中的双重作用，研究人员对加州、西班牙南部和巴西东南部926种动物传粉植物的花色素组成开展跨大陆研究，发现UV吸收苯丙烷类化合物(UAPs)普遍存在（>99.8%），且花色素分布呈现跨区域稳定性。该研究揭示了UAPs作为花器官"暗物质"的生态保护与传粉吸引双重功能，为理解植物适应性进化提供新视角。

　　

在绚丽多彩的自然界中，花朵的颜色不仅是吸引传粉者的视觉信号，更是植物应对环境胁迫的生化屏障。尽管前人研究已揭示花色素在传粉生态中的重要作用，但关于不同类型色素在全球尺度上的分布规律及其双重功能的认知仍存在显著空白。尤其值得关注的是，UV吸收苯丙烷类化合物(UAPs)作为潜在的环境保护因子，其在花器官中的普遍性和功能尚未得到系统评估。

为解答这些问题，来自西班牙巴勃罗·德奥拉维德大学、塞维利亚大学等机构的研究团队在《Scientific Reports》发表了一项跨大陆研究。研究人员通过比较加州、西班牙南部和巴西东南部三大地理区域共926种动物传粉植物的花色素组成，结合UV-Vis光谱分析技术，首次揭示了UAPs在花器官中的"暗物质"属性及其生态意义。

关键技术方法包括：1）跨区域样本采集（覆盖115科486属）；2）差异溶剂提取法（酸性甲醇与丙酮双溶剂系统）；3）紫外-可见光谱分析（280-700nm波长扫描）；4）UV成像技术定位花瓣UAPs分布；5）基于生境类型（遮荫vs开阔）和传粉系统（昆虫vs蜂鸟）的生态统计分析。

【吸收特性】通过系统分析四大类花色素的光谱特征，发现UAPs（羟基肉桂酸、黄酮醇和黄酮）是唯一具有显著UV-A/B区吸收能力的色素组，其峰值分别位于280-330nm（UV-B）和310-390nm（UV-A），证实其作为主要UV防护剂的生化基础。

【UAPs普遍性】生化检测显示UAPs在三大研究区域的物种中占比>99.8%，仅1种加州植物（Geum macrophyllum）未检出。这种跨大陆稳定性提示UAPs可能继承自陆地植物祖先的UV防护机制，并在被子植物花器官中保守保留。

【色素组合】57-68%物种含有两种色素类型，最常见组合为UAPs+花青素（占58-66%）。花青素（55.9%）、类胡萝卜素（37.2%）和叶绿素（17.2%）的分布频率呈现区域一致性，而甜菜红素仅见于0.9%的加州样本。

【UV模式】80.7-92.3%物种的UAPs均匀分布于花瓣，少数（如兰科和豆科）形成UV图案（牛眼纹、射线等）。值得注意的是，即便在UV反射明显的花朵中，光谱分析仍检测到UAPs，可能通过表皮层特异性分布实现保护功能。

【生态驱动】遮荫生境中叶绿素频率显著增高（西班牙数据），但未支持黄绿色花占优势的理论预测。蜂鸟传粉花表现出花青素与类胡萝卜素共存的"红色综合征"（加州数据），其组合频率是昆虫传粉花的2倍，印证了"蜜蜂回避假说"。

该研究得出两项突破性结论：首先，UAPs作为花器官的"暗物质"，其普遍存在暗示其在环境防护（特别是UV抵抗）方面的原始功能可能先于传粉吸引功能出现；其次，尽管三大区域在传粉类群、环境过滤和系统发育上存在差异，花色素组成却呈现惊人的跨大陆稳定性，这种格局可能由昆虫传粉者的颜色偏好、生化途径保守性以及全球性环境胁迫共同塑造。

讨论部分强调，UAPs的双重功能为理解花色素进化提供了新范式——其最初可能作为陆地化过程中的应激保护分子被保留，后期才被"扩展适应"为传粉信号。研究还提出，区域尺度上的生态过滤（如蜂鸟传粉特化）与全球稳定分布格局的并存，暗示花色进化存在多层级选择机制。这些发现为后续研究花色素分子模块的进化与功能分化提供了重要框架。