水在植物花朵發育和傳粉過程中發揮重要作用，如促進花朵生長膨大，以及在干旱環境中通過蒸騰作用調節溫度等。苦苣苔科的大苞半蒴苣苔是喀斯特石灰巖上特有的多年生草本植物。在開花早期，該植物兩個苞片合生在一起，裝滿了從莖分泌而來的液體，形成球形或橢圓形的水球，而花蕾完全浸泡在水里。隨著花蕾發育，水球逐漸長大，最大時可容納近20ml液體。隨后，苞片開裂，花朵開放，液體流失。
中國科學院昆明植物研究所研究員孫航和宋波團隊聯合加拿大多倫多大學科研人員，通過去除大苞半蒴苣苔苞片內液體等操控實驗發現，排空液體的苞片內小花敗育率顯著提高。研究表明，裝滿液體的苞片可幫助幼嫩的花蕾抵御高溫脅迫，最高可降低花蕾溫度達3.6°C。化學成分分析顯示，苞片內的液體含鈣、鎂、氮、磷及鉀等多種元素。其中，鈣的濃度最高，達77.3±1.1mg/L，是相鄰葉片中鈣濃度的1.7倍，而其他元素低于相鄰葉片，這有助于植物適應喀斯特環境中土壤的高鈣脅迫。同時，干旱脅迫與脫水實驗發現，極端干旱情況下，苞片內的水分會回流到附近葉片，以幫助植物增強對短暫干旱的適應能力。
進一步，研究發現，大苞半蒴苣苔裝滿水的苞片具備類似充滿“羊水”的“子宮”的多種功能。例如，通過降溫使花蕾在高溫干旱的環境中免于脫水，為幼嫩花蕾的發育創造有利微環境；在高鈣的喀斯特環境中充當鈣儲存庫；通過回流“再利用”苞片中的液體，為干旱環境下的植物生長和繁殖提供應急“水庫”。系統發育調查顯示，充滿“羊水”的“子宮”狀苞片結構在苦苣苔科多個類群中被發現，說明該特化結構在苦苣苔科中進化了多次。
該研究為學界探討植物在喀斯特極端環境下的適應策略與植物多功能苞片進化適應機制提供了新視角。
近日，相關研究成果以“Amniotic fluid”?in womb-like flower bracts protects floral development and promotes drought resistance in karst habitats為題，發表在《國家科學評論》（National Science Review）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、科學技術部、中國科學院及云南省等的支持。
論文鏈接
大苞半蒴苣苔生境及其子宮狀苞片的發育過程
本文鏈接：喀斯特植物進化適應機制研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1113-0.html
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