北京大学地空学院古植物学团队博士生李炳鑫、中国科学院南京地质古生物研究所副研究员黄璞等研究人员报道了距今3.65亿年前、产自浙江长兴泥盆纪晚期地层中的一类全新种子植物，并通过计算流体力学方法分析了早期胚珠捕获花粉的性能，为最早种子植物的风媒传粉策略和形态演化提供了新见解。3月26日，相关成果发表于《英国皇家学会会刊B辑》。

据悉，此次报道的种子植物化石包含分枝系统、羽状复叶、胚珠（种子）等。胚珠成对着生在能育枝的顶端，具四裂片式珠被，每个胚珠的侧部具二裂式托斗。这些形态特征与目前已知的其他种子植物不同，代表了一个全新类型。研究人员将其命名为二裂在君木，以纪念丁文江先生（字在君）在中国地质学科初创时期的奠基性贡献。

在君木的分枝系统与胚珠，产自浙江长兴泥盆纪晚期地层 研究团队供图

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在君木的胚珠及能育枝系统。马赞颐绘制

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研究发现，在君木的成对胚珠构成一个繁殖单元，在基本组构方面与北美的埃尔金斯木胚珠一致，均包括珠被、托斗、越顶生长的繁殖顶枝三个相对独立的发育模块，但在君木的托斗极为简单、弱小，代表一种最原始的状态。通过在君木繁殖单元三个模块的复制，及微小变异，即可形成埃尔金斯木等植物较为复杂的胚珠构型。因此研究人员提出，繁殖单元复制是早期种子植物形态演化的一个可能路径。

研究人员还重建了在君木胚珠的三维数字模型，通过计算流体力学方法模拟这类胚珠的空气动力学性能，进而评估其利用空气传粉的效率。模拟分析表明，裂片式的珠被可以显著降低胚珠顶端的气流速度，气流减速后，其携带的花粉才可能被释放在胚珠顶端，继而完成授粉。

研究表明，在君木的珠被裂片可使气流产生约91%的减速。对于更复杂的埃尔金斯木胚珠，其珠被裂片和巨大托斗使得托斗内部的风速降低80%至99%，并且由于其托斗从四周包围胚珠，因此对不同方向的气流具有同样效应。这说明埃尔金斯木胚珠在风媒传粉效率方面更具优势。

研究人员提出，繁殖单元复制促进了早期胚珠的形态分异，而复杂胚珠构型的出现促进了风媒传粉效率。埃尔金斯木以及其他具复杂胚珠构型的植物之所以分布更为广泛、多样性更高，与它们在风媒传粉效率方面的优势密切相关。因此，在虫媒传粉策略演化出现之前，如何更好地利用空气流动、捕获花粉是塑造最早种子形态的重要因素。

相关论文信息：https://doi.org/10.1098/rspb.2024.2940

最早种子植物的胚珠及其风媒传粉性能的计算流体力学分析，上排为中国的在君木胚珠；下排为北美的埃尔金斯木胚珠；气流速度以不同颜色指示，胚珠顶端的气流显著减速。研究团队供图