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蘭科(Orchidaceae)兜蘭屬(Paphiopedilum)是世界著名的觀賞植物，主要分布于亞洲至太平洋島嶼的熱帶及亞熱帶喀斯特地區(qū)。兜蘭屬的許多種類棲息于巖石峭壁上，這種生境土層淺薄，土壤的保水能力很差，因此即使在雨季這些附生植物也可能遭受水分脅迫。植物可以通過多種性狀的同步配置以應對水分虧缺。葉脈、氣孔、葉片結構和角質層分別與植物的水分運輸、調節(jié)、貯存和維持相關。但是目前仍然不清楚這些性狀在兜蘭屬中如何進化，性狀間存在怎樣的關聯性以及哪些性狀對兜蘭屬植物的水分適應更重要，而這些問題的研究對于認識蘭科植物在水分脅迫環(huán)境下的生存策略進化有重要意義。

中國科學院昆明植物研究所張石寶、胡虹等研究人員利用系統獨立對比方法對兜蘭屬植物葉片功能性狀的適應進化開展了研究。系統發(fā)育對比方法將傳統的統計方法與系統發(fā)育有機整合，充分考慮進化歷史對物種性狀的影響，是研究生物的適應輻射和性狀進化的重要途徑。該研究通過對17種兜蘭的14個葉片性狀進行研究發(fā)現，氣孔大小、氣孔面積和角質層厚度表現出強烈的系統發(fā)育保守性(親緣關系相近的物種性狀相似)，而氣孔密度、氣孔指數、葉脈密度表現明顯的趨同性。無論是否考慮系統發(fā)育，葉脈密度與氣孔大小、氣孔密度顯著相關，表明氣孔和葉脈在發(fā)育和功能上是協同的，這種協同對于優(yōu)化兜蘭屬植物的光合碳同化和資源投資具有重要意義。在不考慮系統發(fā)育的影響時，葉片下表皮厚度與氣孔密度、氣孔面積、氣孔大小顯著相關，但考慮去除系統發(fā)育的影響后，它只與氣孔大小相關，而且角質層厚度、葉肉厚度等結構性狀均不與氣孔形態(tài)相關，說明葉片結構和氣孔形態(tài)不必在進化上關聯。這些研究結果有助于闡釋蘭科植物水分適應策略的進化。

研究結果以“Evolutionary association of stomatal traits with leaf vein density in Paphiopedilum, Orchidaceae”為題發(fā)表于PLoS ONE [7(6): e40080]上，文章鏈接為：http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0040080。該項研究得到了國家自然科學基金項目(31170315, 30770226)的經費支持。