闭花受精是指
被子植物门在花蕾期就进行自花受精的现象,这是一种极端的自交行为。目前已知多达693种被子植物表现出这种特性,分布在228个属和50个科。
闭花
受精卵的植物在花蕾期即已完成受精作用,花粉直接在花粉囊内萌发,花粉管穿过花粉囊壁到达柱头,从而实现受精。此类植物的花朵通常不会开放,被称为闭花受精花(cleistogamous flower)。常见的闭花受精植物包括白花酢浆草(Oxalis acetosella)、
东北堇菜(Viola mandshurica)和
宝盖草(Lamium amplexicaule)等。
闭花受精可分为三类:1)两型闭花受精(dimorphic cleistogamy)——原芽已预先决定发育成开花受精花或闭花受精花;2)完全闭花受精(complete cleistogamy)——所有芽都发育成完全闭花受精花;3)诱导闭花受精(induced cleistogamy)——无固定发育轨迹,只有环境阻碍花的机械张开时,才会发育成闭花受精花。其中,两型闭花受精较为常见,如
凤仙花属(Impatiens)和
堇菜属(Viola)的一些植物在同一植株上同时或交替出现这两种类型的花。完全闭花受精主要在某些
兰科中观察到,但通常是在人工环境中,需要更多自然环境下的样本验证。诱导闭花受精的情况中,不良环境条件如干旱、低温等会促进闭花受精花的形成。
闭花受精在自然界中被认为是一种合理的适应现象。当环境条件不利于开花
传粉时,闭花受精能够弥补这一缺陷,确保植物的生殖过程得以完成。此外,闭花受精还能使花粉免受雨水冲刷和昆虫
捕食的影响。
闭花受精具有一些显著的优点,特别是在传粉者稀缺或缺乏的情况下,能提供一定的繁殖保障。此外,闭花受精的花可能消耗较少的能量,使得植物能够将更多的资源用于种子生产和产生更高适合度的大种子。闭花受精还有利于传递母本的所有基因给后代,并可通过不断自交来清除有害的隐性
等位基因,从而降低近交衰退的程度。然而,闭花受精也带来了一些负面影响,如遗传变异的减少、
遗传漂变的增加以及较高的近交衰退水平。