Solrosornas hemliga ultravioletta färger lockar till sig pollinerare och bevarar vatten

 För pollinatörer, som kan se i ultraviolett ljus, har solrosor ytterligare en färgskala. (Unsplash/Marco de Hevia), CC BY-SA

Blommor är ett av de mest slående exemplen på mångfald i naturen, och visar otaliga kombinationer av färger, mönster, former och dofter. De sträcker sig från färgglada tulpaner och prästkragar, till doftande frangipani och jätte, ruttnande doftande likblommor. Variationen och mångfalden är häpnadsväckande - tänk på ankformad orkidé.

Men så mycket som vi kan uppskatta blommornas skönhet och mångfald, är det bokstavligen inte menat för våra ögon.

Syftet med blommor är att locka till sig pollinatörer, och det är till deras sinnen som blommor tillgodoser. Ett tydligt exempel på detta är ultravioletta (UV) mönster. Många blommor samlar UV-pigment i sina kronblad och bildar mönster som är osynliga för oss, men som de flesta pollinatörer kan se.

Kopplingen mellan vad vi ser och vad pollinatörer ser är särskilt slående hos solrosor. Trots deras ikoniska status i populärkulturen (vilket vittnas om av den kanske tvivelaktiga äran att vara en av de enda fem blomarterna med en dedikerad emoji), verkar de knappast vara det bästa exemplet på blommångfald.

Hur ser insekter på världen?

Annat ljus

Vad vi vanligtvis betraktar som en solros är faktiskt ett kluster av blommor, kallat en blomställning. Alla vilda solrosor, som det finns ca 50 arter i Nordamerika, har mycket liknande blomställningar. För våra ögon, deras ligules (de förstorade, sammansmälta kronbladen i den yttersta virveln av buketter i solrosblomställningen) är samma enhetliga, bekanta ljusgula.

Men när man tittar på det i UV-spektrumet (det vill säga bortom den typ av ljus som våra ögon kan se), är saker helt annorlunda. Solrosor samlar UV-absorberande pigment vid basen av ligulerna. Över hela blomställningen resulterar detta i en UV bullseye mönster.

I en färsk studie jämförde vi nästan 2,000 XNUMX vilda solrosor. Vi fann att storleken på dessa UV bullseyes varierar kraftigt, både mellan och inom arter.

Den solrosart som har den mest extrema mångfalden i storleken på UV bullseyes är helianthus annuus, den vanliga solrosen. H. annuus är närmast vilda släkting till odlad solros, och är den mest utbredda av vilda solrosor och växer nästan överallt mellan södra Kanada och norra Mexiko. Medan vissa befolkningar av H. annuus har mycket små UV bullseyes, i andra täcker det ultraviolett-absorberande området hela blomställningen.

Attrahera pollinatörer

Varför är det så mycket variation? Forskare har varit medveten om blommiga UV-mönster under en lång tid. Några av de många tillvägagångssätt som har använts för att studera dessa mönsters roll för att attrahera pollinatörer har varit ganska uppfinningsrika, bl.a. klippa och klistra kronblad or täck dem med solskyddsmedel.

När vi jämförde solrosor med olika UV bullseyes, fann vi att pollinatörer kunde skilja mellan dem och föredrog växter med medelstora UV bullseyes.

Ändå förklarar detta inte all mångfald i UV-mönster som vi observerade i olika populationer av vilda solrosor: om mellanliggande UV bullseyes lockar fler pollinatörer (vilket är helt klart en Fördelen), varför finns det växter med små eller stora UV bullseyes?

 Solrosor med olika UV bullseye-mönster som vi ser dem (överst) och som ett bi kan se dem (nederst). (Marco Todesco), författaren förutsatt

Andra faktorer

Även om attraktion för pollinatörer helt klart är huvudfunktionen hos blomegenskaper, finns det allt fler bevis för att icke-pollinerande faktorer som temperatur eller växtätare kan påverka utvecklingen av egenskaper som blomfärg och form.

Vi hittade en första ledtråd till att detta också kan vara fallet för UV-mönster hos solrosor när vi tittade på hur deras variation regleras på genetisk nivå. En enda gen, HaMYB111, är ansvarig för det mesta av mångfalden i UV-mönster som vi ser i H. annuus. Denna gen styr produktionen av en familj av kemikalier som kallas flavonolglykosider, som vi hittade i höga koncentrationer i den UV-absorberande delen av liguler. Flavonolglykosider är inte bara UV-absorberande pigment, utan spelar också en viktig roll för att hjälpa växter klara av olika miljöpåfrestningar.

En andra ledtråd kom från upptäckten att samma gen är ansvarig för UV-pigmentering i kronbladen thale krasse, Arabidopsis thaliana. Thalekrasse är det mest använda modellsystemet inom växtgenetik och molekylärbiologi. Dessa växter kan pollinera sig själva, och klarar sig därför i allmänhet utan pollinatörer.

Eftersom de inte behöver locka till sig pollinatörer har de små, anspråkslösa vita blommor. Ändå är deras kronblad fulla av UV-absorberande flavonoler. Detta tyder på att det finns skäl som inte är relaterade till pollinering för att dessa pigment ska finnas i talkrasses blommor.

Slutligen märkte vi att solrospopulationer från torrare klimat hade konsekvent större UV bullseyes. En av de kända funktionerna hos flavonolglykosider är att reglera transpirationen. Faktum är att vi fann att liguler med stora UV-mönster (som innehåller stora mängder flavonolglykosider) förlorade vatten i en mycket långsammare hastighet än liguler med små UV-mönster.

Detta tyder på att, åtminstone i solrosor, har mönster av blommig UV-pigmentering två funktioner: att förbättra blommornas attraktionskraft för pollinatörer och att hjälpa solrosor att överleva i torrare miljöer genom att bevara vatten.

Sparsam evolution

Så vad lär oss detta? För det första är den evolutionen sparsam och kommer om möjligt att använda samma egenskap för att uppnå mer än ett adaptivt mål. Det erbjuder också ett potentiellt tillvägagångssätt för att förbättra odlad solros, genom att samtidigt öka pollineringshastigheten och göra växterna mer motståndskraftiga mot torka.

Slutligen kan vårt arbete, och andra studier som tittar på växternas mångfald, hjälpa till att förutsäga hur och i vilken utsträckning växter kommer att kunna hantera klimatförändringarna, som redan förändrar de miljöer de är anpassade till.

Om författaren

Marco Todesco, forskarassistent, biologisk mångfald, University of British Columbia

Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.

ning