Science Advances: Большие узоры на лепестках гибискуса привлекают больше пчел

Гибискус и другие цветы используют заложенный в них шаблон, который определяет размер их частей, важных для привлечения пчёл.

Учёные из лаборатории Сэйнсбери Кембриджского университета выяснили, что пчёлы на 25% быстрее летают между искусственными цветочными дисками с более крупными лепестками. Это может повысить эффективность работы как пчёл, так и цветов.

Узоры на цветках растений направляют насекомых к центру, где их ждёт нектар и пыльца. Это повышает шансы растения на успешное опыление.

Учёные исследовали, как формируются эти узоры. В качестве модели они взяли небольшое растение гибискус и сравнили близкородственные растения с одинаковым размером цветка, но разными узорами. У H. richardsonii узор занимал 4% диска цветка, у H. trionum — 16%, а у трансгенной линии H. trionum (мутация) — 36%.

Узоры на лепестках начинают формироваться очень рано, ещё до того, как лепесток приобретает цвет. Лепесток можно представить как «полотно для рисования», где заранее определены цвета и текстуры его областей.

Исследование также показало, что растения могут контролировать и изменять форму и размер этих узоров. Это может влиять на эволюцию растений: меняя узоры, они получают преимущество в борьбе за опылителей или начинают привлекать разные виды насекомых.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Доктор Эдвиж Мойруд, которая возглавляет группу исследователей механизмов формирования узоров на лепестках, объяснила, что если признак может быть получен разными способами, это даёт эволюции больше возможностей для его модификации и создания разнообразия.

Люси Риглет, ведущий автор исследования, изучила механизм формирования узора на лепестках гибискуса. Она проанализировала развитие лепестков у трёх цветков гибискуса одинакового размера, но с разными узорами «бычьего глаза».

Доктор Риглет обнаружила, что на маленьких лепестках размером менее 0,2 мм узор начинается как полумесяц. Это происходит до появления «бычьего глаза».

На ранней стадии развития лепестки состоят примерно из 700 клеток и имеют зеленоватый цвет. Клетки не отличаются по форме или размеру. Когда лепесток развивается до 4000 клеток, в нём всё ещё нет видимого пигмента. Но мы определили область, где клетки были крупнее своих соседей. Это пре-паттерн.

Эти клетки важны, потому что они отмечают положение границы «бычьего глаза» — линии на лепестке, где цвет меняется с фиолетового на белый.

Учёные объединили вычислительные модели и экспериментальные результаты и выяснили, что гибискус может изменять размеры «бычьего глаза» на ранних стадиях его формирования или регулировать рост в любой области „бычьего глаза“, контролируя расширение или деление клеток на более поздних стадиях развития.

Доктор Риглет сравнила относительный успех узоров «бычий глаз» в привлечении опылителей с помощью искусственных цветочных дисков трёх разных размеров. Она обнаружила, что пчёлы не только предпочитали средние и большие „бычьи глазки“ маленьким, но и на 25% быстрее посещали эти большие цветочные диски. Это выгодно как для пчёл, так и для растений.

Исследователи считают, что стратегии предварительного выбора могут влиять на разнообразие цветочных узоров у разных видов.

Эдвиж Мойруд и её коллеги определят сигналы, которые создают эти узоры. Они также изучат, используются ли подобные механизмы в других частях растений, например, в листьях.

Это исследование помогает понять биологию растений и показывает, как природные конструкции влияют на выживание и эволюцию видов.

В этом исследовании рассматривались три вида гибискуса. У H. richardsonii, который находится под угрозой исчезновения и растёт в Новой Зеландии, самый маленький «бычий глаз». А у H. trionum, хотя он тоже встречается в Новой Зеландии (но не является местным), „бычий глаз“ больше. Этот вид широко распространён в Австралии и Европе, а также натурализовался в Северной Америке как сорное растение. Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы понять, помогает ли больший размер „бычьего глаза“ привлекать опылителей и повышать репродуктивный успех H. trionum.

Источник фото: https://www.inaturalist.org/observations/19079607

13.09.2024