Vir bestuiwers, wat in die ultraviolet kan sien, het sonneblomme 'n bykomende reeks kleure. (Unsplash/Marco de Hevia), CC BY-SA

Blomme is een van die treffendste voorbeelde van diversiteit in die natuur, wat talle kombinasies van kleure, patrone, vorms en geure vertoon. Hulle wissel van kleurvolle tulpe en madeliefies, tot geurige frangipani en reuse, vrot ruikende lykblomme. Die verskeidenheid en diversiteit is verstommend - oorweeg die eendvormige orgidee.

Maar soveel as wat ons die skoonheid en diversiteit van blomme kan waardeer, is dit letterlik nie vir ons oë bedoel nie.

Die doel van blomme is om bestuiwers te lok, en dit is na hul sintuie dat blomme voorsiening maak. 'n Duidelike voorbeeld hiervan is ultraviolet (UV) patrone. Baie blomme versamel UV-pigmente in hul kroonblare, wat patrone vorm wat vir ons onsigbaar is, maar wat die meeste bestuiwers kan sien.

Die ontkoppeling tussen wat ons sien en wat bestuiwers sien, is veral opvallend by sonneblomme. Ten spyte van hul ikoniese status in populêre kultuur (soos getuig deur die waarskynlik twyfelagtige eer om te wees een van die enigste vyf blomspesies met 'n toegewyde emoji), lyk hulle skaars die beste voorbeeld van blomdiversiteit.

Hoe sien insekte die wêreld?

Ander lig

Wat ons gewoonlik as 'n enkele sonneblom beskou, is eintlik 'n trossie blomme, waarna verwys word as 'n bloeiwyse. Alle wilde sonneblomme, waarvan daar omtrent is 50 spesies in Noord-Amerika, het baie soortgelyke bloeiwyses. Vir ons oë, hul ligules (die vergrote, saamgesmelte kroonblare van die buitenste krans van blommetjies in die sonneblombloeiwyse) is dieselfde eenvormige, bekende heldergeel.

As daar egter na die UV-spektrum gekyk word (dit wil sê verder as die tipe lig wat ons oë kan sien), is dinge heeltemal anders. Sonneblomme versamel UV-absorberende pigmente aan die basis van die ligules. Oor die hele bloeiwyse lei dit tot 'n UV bullseye patroon.

In 'n onlangse studie het ons amper vergelyk 2,000 XNUMX wilde sonneblomme. Ons het gevind dat die grootte van hierdie UV bullseyes baie verskil, beide tussen en binne spesies.

Die sonneblomspesie met die mees ekstreme diversiteit in die grootte van UV-bulletjies is Helianthus annuus, die gewone sonneblom. H. annuus is die naaste wilde verwant aan gekweekte sonneblom, en is die mees wydverspreide van wilde sonneblomme, en groei byna oral tussen suidelike Kanada en noordelike Mexiko. Terwyl sommige bevolkings van H. annuus het baie klein UV bullseyes, in ander bedek die ultraviolet-absorberende gebied die hele bloeiwyse.

Om bestuiwers te lok

Hoekom is daar soveel variasie? Wetenskaplikes was bewus van blomme UV-patrone vir 'n lang tyd. Sommige van die talle benaderings wat gebruik is om die rol van hierdie patrone in die aantrekking van bestuiwers te bestudeer, was nogal vindingryk, insluitend blomblare te sny en plak or bedek hulle met sonskerm.

Toe ons sonneblomme met verskillende UV bullseyes vergelyk het, het ons gevind dat bestuiwers in staat was om tussen hulle te onderskei en verkies plante met intermediêre grootte UV bullseyes.

Tog verklaar dit nie al die diversiteit in UV-patrone wat ons in verskillende populasies van wilde sonneblomme waargeneem het nie: as intermediêre UV-bulle meer bestuiwers lok (wat duidelik 'n voordeel), hoekom bestaan ​​plante met klein of groot UV-bulletjies?

 Sonneblomme met verskillende UV bullseye-patrone soos ons dit sien (bo) en soos 'n by hulle kan sien (onder). (Marco Todesco), skrywer met dien verstande

Ander faktore

Terwyl bestuiwer aantrekkingskrag duidelik die hooffunksie van blomme eienskappe is, is daar toenemende bewyse dat nie-bestuiwer faktore soos temperatuur of herbivore kan die evolusie van eienskappe soos blomkleur en -vorm beïnvloed.

Ons het 'n eerste leidraad gevind dat dit ook die geval kan wees vir UV-patrone in sonneblomme toe ons gekyk het hoe hul variasie op genetiese vlak gereguleer word. 'n Enkele geen, HaMYB111, is verantwoordelik vir die meeste van die diversiteit in UV-patrone waarin ons sien H. annuus. Hierdie geen beheer die produksie van 'n familie van chemikalieë genoem flavonolglikosiede, wat ons in hoë konsentrasies in die UV-absorberende deel van ligules gevind het. Flavonolglikosiede is nie net UV-absorberende pigmente nie, maar speel ook 'n belangrike rol om plante te help verskillende omgewingstres te hanteer.

'n Tweede leidraad het gekom uit die ontdekking dat dieselfde geen verantwoordelik is vir UV-pigmentasie in die kroonblare van die thale kers, Arabidopsis thaliana. Thale-kers is die mees gebruikte modelstelsel in plantgenetika en molekulêre biologie. Hierdie plante is in staat om hulself te bestuif, en daarom oor die algemeen sonder bestuiwers klaarkom.

Aangesien hulle nie bestuiwers hoef te lok nie, het hulle klein, beskeie wit blomme. Tog is hul kroonblare vol UV-absorberende flavonole. Dit dui daarop dat daar redes is wat nie met bestuiwing verband hou nie, vir hierdie pigmente wat in die blomme van die thale-kers voorkom.

Ten slotte het ons opgemerk dat sonneblombevolkings van droër klimate konsekwent groter UV bullseyes het. Een van die bekende funksies van flavonolglikosiede is om reguleer transpirasie. Inderdaad, ons het gevind dat ligules met groot UV-patrone (wat groot hoeveelhede flavonolglikosiede bevat) water verloor teen 'n baie stadiger tempo as ligules met klein UV-patrone.

Dit dui daarop dat, ten minste in sonneblomme, patrone van blomme UV-pigmentasie twee funksies het: die verbetering van die aantreklikheid van blomme vir bestuiwers, en om sonneblomme te help om in droër omgewings te oorleef deur water te bewaar.

Spaarsame evolusie

So wat leer dit ons? Vir een, daardie evolusie is spaarsamig, en sal indien moontlik dieselfde eienskap gebruik om meer as een aanpassingsdoelwit te bereik. Dit bied ook 'n potensiële benadering vir die verbetering van gekweekte sonneblom, deur terselfdertyd bestuiwingstempo's te verhoog en plante meer bestand teen droogte te maak.

Laastens kan ons werk, en ander studies wat na plantdiversiteit kyk, help om te voorspel hoe en tot watter mate plante in staat sal wees om klimaatsverandering die hoof te bied, wat reeds die omgewings waarby hulle aangepas is, verander.

Oor Die Skrywer

Marco Todesco, Navorsingsgenoot, Biodiversiteit, Universiteit van British Columbia

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons lisensie. Lees die oorspronklike artikel.

ing