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自然界除一些植物的花朵極端退化之外，大多數(shù)植物具有鮮艷的花朵，而花瓣往往是花朵中最顯眼的部分?；ò甑男螒B(tài)結(jié)構(gòu)和顏色各式各樣，對植物的繁殖起到了重要的作用?；ò陿?gòu)成了花朵的多維結(jié)構(gòu)，決定重要的花報酬即花粉、花蜜是否暴露于外界環(huán)境或者隱藏于花部結(jié)構(gòu)中。上舉的花，花內(nèi)面（近軸面）朝上能吸引傳粉者；而下垂花的花內(nèi)面朝下，外面（遠軸面）暴露于外界環(huán)境；而兩側(cè)對稱花的內(nèi)外兩面都能吸引傳粉者。此外，花瓣作為傳粉動物訪花的落腳點，其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)能操控動物的訪花行為，從而避免訪花者盜蜜或取食過多花粉。通常認為，大多數(shù)植物鮮艷的花瓣吸引傳粉動物，色素在花瓣中的分布起到重要的作用。很多植物的花的內(nèi)面具有鮮艷的色彩，而外面具有較淡的顏色，呈現(xiàn)出典型的顏色的不對稱分布。到目前為止，對花瓣內(nèi)外面顏色不對稱性的形成機制研究較少，及其驅(qū)動因素尚不十分清楚。

針對上述問題，中國科學(xué)院昆明植物研究所王紅專題組與中國科學(xué)院國際人才計劃訪問學(xué)者Klaus Lunau和Graham Pyke教授，以及來自荷蘭格羅寧根大學(xué)的合作者一起，對來自滇西北玉龍雪山和歐洲的100余種不同花結(jié)構(gòu)植物的內(nèi)面和外面，以及花苞的花色開展研究（圖1-2）。通過紫外攝影技術(shù)，以及反射和透射光譜探究花朵在花蕾期和開放后花瓣內(nèi)外面顏色的差異，以及紫外吸收和反射的色素分布的不對稱性。該研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)研究的植物花朵的內(nèi)面外反面具有不同的顏色；花瓣內(nèi)外面顏色在可見光和紫外光下都具有明顯差異?；ò甑谋趁妫ㄍ饷妫?，特別是暴露于外界的花苞往往具有較為均一的紫外吸收（圖3），而花正面（內(nèi)面）則往往表現(xiàn)出紫外花色式樣，即紫外吸收和反射同時出現(xiàn)在花瓣上。

基于上述結(jié)果，同時整合文獻資料，研究人員提出三種科學(xué)假說解釋花瓣內(nèi)外面顏色的不對稱性。即1）花粉保護假說：花瓣在花蕾期通過各種折疊方式包被發(fā)育中的花粉，從而起到保護花粉的作用。證據(jù)主要來源于花瓣內(nèi)面或者外面包被花藥的部分往往都有色素的沉積，具有紫外吸收的功能。2）植食昆蟲趨避假說：花蕾期的花瓣外面的顏色較為暗淡，不容易被植食昆蟲發(fā)現(xiàn)，從而保護花朵；同時，一些暴露于外界的花瓣背面的色素具有抗蟲毒性，如金絲桃屬植物，能趨避植食性昆蟲。3）傳粉昆蟲吸引信號假說：花結(jié)構(gòu)中吸引傳粉昆蟲的部分（多外內(nèi)面）往往具有鮮艷的顏色或紫外花色式樣，反之，花瓣外面顏色都較為暗淡。三種假說互不沖突，且相互補充，為回答花瓣顏色內(nèi)外面的不對稱性提供重要支持。

研究成果以Why are the inner and outer sides of many flower petals?differently coloured?為題，發(fā)表于國際植物學(xué)學(xué)術(shù)期刊Plant Biology。已畢業(yè)的碩士研究生范小箐（中國科學(xué)院昆明植物研究所與陜西師范大學(xué)聯(lián)培）為第一作者，中國科學(xué)院PIFI訪問學(xué)者Klaus Lunau為通訊作者。澳大利亞麥考瑞大學(xué)以及中國科學(xué)院PIFI訪問學(xué)者Graham Pyke教授和荷蘭格羅寧根大學(xué)Casper van der Kooi教授參與了研究工作。研究得到了國家自然科學(xué)基金（32271594）、云南省興滇英才計劃青年人才項目和中國科學(xué)院國際人才計劃訪問學(xué)者項目（2020VBA0004和2019VBA0037）的支持。

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圖1. 輻射對稱花的花瓣內(nèi)外面的顏色差異（可見光和紫外光對比）。

圖2. 兩側(cè)對稱花的花瓣內(nèi)外面的顏色差異（可見光和紫外光對比）。

圖3. 冬綠金絲桃花瓣內(nèi)外面顏色差異及其光譜量化。