榕树是桑科榕属植物的简称,是木本植物中最大属之一,全球共有830多种,广泛分布在全球热带和亚热带地区。榕树全年有大量果实成熟,为热带森林食果动物提供重要的食物资源,成为维持热带雨林生态系统稳定的关键类群。榕树的共有特征是都具有特殊的隐头花序(又称榕果或无花果),无花果和爱玉子等水果其实都是榕树发育成熟的隐头花序1)。

 

1.版纳植物园内正在结果的聚果榕

无花果是人类最早驯化的植物之一,早在1.1万年前,中东约旦河谷地区人类就开始栽培无花果。很多榕树在佛教等宗教中被视为神树,尤其是菩提树(佛祖顿悟之树)、高山榕(佛祖圆寂之树)、印度榕树和小叶榕等。这些榕树都具有气生根,可以用来缠绕绞杀其它植物、岩石或建筑物,形成壮观的“独树成林”景观(图2)。

2. 版纳植物园内高山榕气生根形成的“独树成林”景观

榕果是由花序基部膨大内包形成一个空腔,所有的雌花和雄花都着生在这闭合的空腔内侧壁上,榕果内部通过一个由层层苞片组成的狭小通道(苞片口)跟外界相连。榕树特殊的隐头花序结构决定了它有着与其他植物不一样的传粉系统。全球800多种榕树,每种榕树都有自己特异性的传粉榕小蜂和高度匹配的传粉关系(图3)(越来越多新的研究证据表明,榕-蜂双方的专性传粉关系并不是绝对专性的)。以往研究认为,榕树与传粉榕小蜂之间专性和互惠共生的传粉关系最早应发生在大约7500万年,被认为是地球上植物和昆虫协同进化的典型代表。

3. 对叶榕榕果和传粉榕小蜂。对叶榕雌花期(榕小蜂正在产卵和授粉)和雄花期榕果(后代榕小蜂发育成熟,正待飞出)的剖面图;对叶榕的传粉榕小蜂,雌蜂(上)和雄蜂(下)具有显著性别二态性。

基于福建农林大学海峡联合研究院在基因组学研究方面的造诣和中科院西双版纳热带植物园在榕树进化生态学和榕树物种收集方面的积累,双方联合国内外多家机构一起构建了2种榕树(小叶榕F. microcarpa对叶榕F. hispida)和1种传粉榕小蜂(小叶榕传粉榕小蜂 Eupristina verticillata)的高质量基因组精细图谱结合相关榕树转录组、对叶榕F1代群体和62个榕树物种的的重测序数据、榕果挥发物和传粉榕小蜂的电生理检测分析等方面研究证据,首次在分子机制上揭示了榕树气生根发育机制、榕树性别决定机制和榕树-榕小蜂协同多样化选择机制等多个未解之谜。10月8日,相关研究结果以“Genomes of the Banyan Tree and Pollinator Wasp Provide Insights into Fig-Wasp Coevolution”为题在线发表在国际权威学术期刊《细胞》(Cell)上。

 

王刚简介王刚2003-2007年间本科就读于安徽师范大学生命科学学院,现为中国科学院西双版纳热带植物园副研究员。主要以榕树-榕小蜂-其它相关动植物类群为研究对象,使用传粉、昆虫行为、化学生态、系统发育和组学的研究手段,研究协同进化对物种特征进化和物种多样化的影响。

近年来以第一或通讯作者在Cell、Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences等期刊上发表系列研究论文。承担了国家自然科学青年基金项目、国家自然科学面上项目和云南省自然科学基金等项目。