新热带桃金娘科植物生殖性状进化中的层级约束与权衡

花、果实和种子构成了被子植物生殖中的一个发育序列，这意味着与某一器官相关性状的进化变化有望影响其他器官；然而，在宏观进化尺度上，这些结构很少被联合分析。本文以新热带桃金娘科植物为研究案例，检验被子植物生殖性状之间的进化相关性是否反映层级性约束与资源分配权衡，以及这些关系是否延伸到进化速率。我们将一个全面的物种层面花、果实和种子性状数据集与该类群的大型系统发育树相结合，并利用一系列系统发育比较方法评估了不同的因果模型。我们发现生殖性状存在强烈的层级组织结构：花大小对果实大小具有显著的正向影响，而果实大小又影响种子大小；同时，花大小对种子数量也表现出直接的正向作用。在花部和种子层面均检测到清晰的大小—数量权衡。不同性状的进化速率存在差异，其中果实的进化速率快于花，而与数量相关的性状又快于与大小相关的性状。种子的进化速率与果实速率呈强相关，但与花速率无关，这表明生殖结构的进化存在部分解耦。总体而言，这些结果表明，被子植物生殖性状之间的相关性可能源于层级性约束和资源分配权衡。尽管花部具有保守性，种子与果实之间仍保持协调进化，凸显了整合多个生殖结构对于理解植物生殖策略进化的重要性。

花、果实和种子在被子植物繁殖中构成一个发育序列，这意味着，与某一器官相关性状的进化变化预计会影响其他器官；然而，在宏观进化尺度上，这些结构很少被联合分析。本文以新热带桃金娘类群为研究案例，检验被子植物繁殖性状之间的进化相关性是否反映了层级约束与资源分配权衡，以及这些关系是否延伸至进化速率。我们将一个涵盖花、果实和种子性状的全面物种水平数据集与该类群的大型系统发育树相结合，并利用一组系统发育比较方法评估了不同的因果模型。

我们发现，繁殖性状的层级组织得到了强有力的支持：花大小对果实大小具有显著的正向影响，而果实大小进一步影响种子大小；与此同时，花大小还对种子数表现出直接的正向影响。在花和种子两个层面上，均检测到了明确的大小—数量权衡。不同性状之间的进化速率存在差异，其中国实的进化速度快于花，且与数量相关的性状比与大小相关的性状进化得更快。种子的进化速率与果实的进化速率显著相关，但与花的进化速率无关，这表明繁殖结构之间的进化存在部分解耦。

总体而言，这些结果表明，被子植物繁殖性状之间的相关性可能源于层级约束和资源分配权衡。尽管花部表现出保守性，种子与果实之间的协同进化仍然持续存在，这凸显了整合多个繁殖结构以理解植物繁殖策略进化的重要性。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.12.744419v1?rss=1

🏷️ 桃金娘科 生殖性状进化 层级约束 资源分配权衡 系统发育比较