莎草科薹草亚科(Cyperoideae)花形态变异的发育与解剖学证据：基于物种最丰富属的案例研究

本研究聚焦莎草科(Cyperaceae)薹草亚科(Cyperoideae)核心属（Carex、Cyperus和Rhynchospora）的花器官变异，通过发育解剖学手段揭示了其花被发育模式、性别分化、雄蕊增生机制及雌蕊变异的成因，为厘清莎草科系统演化关系提供了关键形态学证据，研究成果发表于《Flora》。

　　

莎草科作为单子叶植物第三大科，其特殊的生殖结构一直是系统分类学的难点。薹草亚科(Cyperoideae)虽具有典型的三基数花结构，但花器官数量和形态存在显著变异，例如Rhynchospora的花被发育异常、Cyperus的性别分化争议、Carex的雄蕊增生现象等，这些变异严重阻碍了形态同源性判定和分类系统修订。

为解决上述问题，圣保罗大学等机构的研究人员选取薹草亚科物种最丰富的三个属（Rhynchospora sparsiflora、Cyperus surinamensis和Carex brasiliensis）为模型，通过扫描电镜(SEM)观察花器官发育过程，结合石蜡切片技术分析解剖结构，系统研究了花被、雄蕊和雌蕊的形态建成机制。

Rhynchospora sparsiflora的花被发育
研究发现其花被形成时序异于典型薹草亚科模式：外轮花被原基先于雄蕊原基出现，且发育过程中存在原基融合现象，表明该属可能具有独立的进化路径。

Cyperus surinamensis的性别分化
解剖证据首次证实同一穗状花序中同时存在严格单性（仅雄蕊或雌蕊）和两性花，推翻了以往"迟落雄蕊"假说，要求修订该属的形态描述标准。

Carex brasiliensis的雄蕊增生
发育分析显示其雄蕊数量增加源于原基先天性融合，而非花序简化，明确了增雄现象的花属性本质。

薹草亚科雌蕊变异机制
比较解剖表明颖片的机械限制作用导致背腹侧结构（如花被、雄蕊）发育受限，这种空间约束可能促使雌蕊二基数化和背腹扁平化以适应穗状花序结构。

该研究通过多维度证据链揭示了薹草亚科花变异的发育基础：Rhynchospora的花被发育独立演化、Cyperus存在真正的单性花、Carex雄蕊增生源于原基融合、结构约束驱动雌蕊形态分化。这些发现不仅为莎草科系统学提供了关键形态同源标准，更展示了机械力在花器官建成中的进化意义。研究强调整合发育解剖学与形态功能分析对理解植物多样性形成机制的重要性，为后续开展跨属比较发育遗传学研究奠定了框架基础。