Ботаники анализируют роль опылителей в эволюции цветков с различными половыми формами

Графическое изображение двух цветочных морф (L = длинностолбчатая морфа, S = короткостолбчатая морфа) двустильного вида и гипотетического механизма переноса пыльцы между морфами в дифференцированных частях тела опылителя, основанного на гипотезе точности опыления. Автор: Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-45118-0

Исследователи Виолета Симон, Марсьяль Эскудеро и Хуан Арройо с кафедры ботаники биологического факультета Севильского университета в сотрудничестве с исследователями из четырех других стран провели исследование, в котором они продемонстрировали гипотезу Дарвина о точном опылении всех покрытосеменных растений (цветущие растения). Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

У гетеростильных видов имеется два (иногда три) типа цветков, называемые морфами, которые различаются по расположению половых органов. У L-морфа стигма (женские половые органы) выше, а пыльники (мужские половые органы) внизу. А в S-морфе наоборот. Дарвин предположил, что эта система развилась для содействия перекрестному опылению (между разными особями для повышения жизнеспособности их потомства) посредством механизма точного опыления между мужскими и женскими половыми органами каждой морфы на разных частях тела опылителя.

Эта гипотеза точного опыления зависит от наличия цветочных признаков и опылителей, которые складываются вместе, как мозаика, так что пыльца точно откладывается и переносится.

«Мы провели всесторонний обзор присутствия гетеростилии во всех родах покрытосеменных и обнаружили гораздо больше случаев, чем сообщалось в недавних обзорах литературы по этому вопросу. Затем мы собрали более 10 000 данных о морфологии цветков и опылителях среди многих гетеростилей и не-гетеростильных видов, и поместили эти данные в мегафилогению всех покрытосеменных растений, чтобы выяснить, связана ли эволюция гетеростилии с цветочными особенностями и опылителями, которые способствуют точному опылению», — объясняет исследователь Виолета Симон.

Изучая корреляцию между гетеростилией, цветочными признаками и опылителями, исследователи обнаружили, что гетеростилия действительно развивается в цветочных линиях с узкой цветочной трубкой и длинными хоботками-опылителями, такими как бабочки и мотыльки. Эти части соединяются вместе, чтобы позволить пыльце точно передаваться от одной морфы к другой, как и предсказывал Дарвин.

«Гетеростилия использовалась в качестве модели для изучения эволюции цветков со времен Дарвина, но столь амбициозное исследование в макроэволюционном масштабе никогда раньше не проводилось. Мы считаем, что это будет плодотворная работа для многих исследователей в этой области», — говорит исследователь Виолета Симон. Стоит подчеркнуть, что эта исследовательская группа изучает механизм размножения растений уже почти 30 лет, являясь лидером по роли экологии в его эволюции.

Источник: University of Seville