被子植物約有35萬種，在生態系統中占絕對優勢。生物學家達爾文對被子植物突然爆發一直感覺非常迷惑，稱之為“討厭之謎（abominable mystery）”。化石證據顯示，被子植物在白堊紀早期已由昆蟲傳粉為主，傳粉昆蟲的多樣化可能是促進被子植物大爆發原因之一。目前被廣泛接受的假說是“被子植物早期具有泛化的傳粉者‘generalist’（即傳粉動物訪問系統發育關系不相關的植物種類，并且往往以取食目的），進而形成泛化的傳粉系統”。當前，關于被子植物早期分支與傳粉昆蟲之間相互關系的研究受到以下阻礙：現存被子植物早期分化的類群基本是孑遺種類，最大的特點是“科多種少”；單種屬，單型科比例較高，研究對象的物種多樣性受限。現存被子植物早期分支類群主要分布于熱帶亞洲，且以夜晚開花為主，開展野外研究較為困難。

　　以東南亞為分布中心的五味子科（Schisandraceae）是被子植物早期分支物種最豐富的陸生類群，約100種，其花的形態、顏色及性系統的多樣性為研究被子植物早期分支與傳粉者之間相互關系的起源與演化提供了理想的模式。 近期，中國科學院華南植物園研究員羅世孝及其合作者，通過野外采樣、觀察與視頻拍攝、電子掃描鏡下性狀分析、昆蟲的形態與DNA條形碼鑒定、協同分子系統樹的構建及分子鐘的分析，首次從物種、群落和系統發育水平層面，揭示了被子植物“第一個”專性共生傳粉系統，即“五味子科植物與癭蚊”的演化與維持機制。

　　群落水平的研究發現，同域分布的五味子科植物大多各自擁有自己獨特的傳粉者，同一物種在不同的群落具有相同的傳粉者。協同系統發育與分子鐘標定發現，年輕的傳粉癭蚊與更古老的五味子科植物之間形成了典型的協同適應。五味子科植物花部結構與傳粉癭蚊產卵結構之間形成了典型的性狀匹配，一種傳粉癭蚊的產卵結構與一種植物的花部結構特征高度適應。綜合研究及分析整個現存被子植物早期分支與傳粉者之間相互關系發現，以產卵為目的蠅類（flies）是現存被子植物早期分支種類的主要傳粉者。這一類傳粉者有“沒有花粉會被取食”和“雌性的草食昆蟲為了后代發育更忠誠于同一物種的花，因此在植物與傳粉者之間形成的往往是更加專性的相互關系”兩個明顯的優勢。地球上現存被子植物早期分支物種主要由產卵的昆蟲傳粉，相互之間形成了特殊的共生關系，而非具有“泛化的傳粉者”。這一新的發現對傳統的假說提出了挑戰，為研究和理解被子植物早期與傳粉者相互關系提供了新思路。

　　相關研究成果發表在Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences上。該研究得到了國家自然科學基金委的資助。

圖1.五味子科植物不同的花部結構對就不同的傳粉癭蚊的訪花行為和產卵相關結構的特征

圖2、五葉子科植物與傳粉癭蚊之間互利共生關系及花部性狀與傳粉者產卵性狀之間協同適應