A beporzók számára, amelyek az ultraibolya sugárzásban is látnak, a napraforgó további színválasztékkal rendelkezik. (Unsplash/Marco de Hevia), CC BY-SA

A virágok a természet sokszínűségének egyik legszembetűnőbb példája, színek, minták, formák és illatok számtalan kombinációját jelenítik meg. A színes tulipánoktól és százszorszépektől az illatos frangipaniig és az óriásig terjednek, rothadó szagú hullavirágok. A változatosság és a sokféleség elképesztő – vegye figyelembe a kacsa alakú orchidea.

De bármennyire is értékeljük a virágok szépségét és sokszínűségét, ez szó szerint nem a mi szemünknek szól.

A virágok célja, hogy magukhoz vonzzák a beporzókat, és az érzékszerveik a virágok. Ennek egyértelmű példája az ultraibolya (UV) minták. Sok virág UV-pigmenteket halmoz fel szirmában, számunkra láthatatlan mintákat képezve, de amit a legtöbb beporzó láthat.

A napraforgó esetében különösen szembeötlő a kapcsolat a között, amit látunk, és amit a beporzók látnak. A populáris kultúrában betöltött ikonikus státuszuk ellenére (amint azt a lét vitathatatlanul kétes megtiszteltetése tanúsítja egyike az egyetlen öt virágfajnak, amelyek dedikált hangulatjellel rendelkeznek), aligha tűnnek a virágok sokféleségének legjobb példájának.

Hogyan látják a világot a rovarok?

Különböző fény

Amit általában egyetlen napraforgónak tekintünk, az valójában egy virágcsoport, amelyet virágzatnak neveznek. Minden vadon élő napraforgó, amiből kb 50 faj Észak-Amerikában, nagyon hasonló virágzatuk van. A mi szemünknek az ő liguléik (a napraforgóvirágzat legkülső örvényének megnagyobbodott, összenőtt szirmai) ugyanaz az egységes, ismerős élénksárga.

Ha azonban az UV-spektrumban nézzük (vagyis azon a fényen kívül, amelyet a szemünk lát), a dolgok egészen másként mutatkoznak. A napraforgó UV-elnyelő pigmenteket halmoz fel a nyálkahártyák tövében. Az egész virágzaton ez azt eredményezi, hogy a UV telitalálat minta.

Egy közelmúltbeli tanulmányban szinte 2,000 vad napraforgó. Megállapítottuk, hogy ezeknek az UV bikaszemeknek a mérete nagymértékben változik, mind a fajok között, mind azokon belül.

A legszélsőségesebb diverzitású napraforgó faj az UV telitalálat méretét tekintve Helianthus annuus, a közönséges napraforgó. H. annuus a a termesztett napraforgóhoz legközelebbi vadon élő faj, és a vadon élő napraforgók közül a legszélesebb körben elterjedt, Dél-Kanada és Észak-Mexikó között szinte mindenhol növekszik. Míg egyes populációk H. annuus nagyon kicsi UV tányérszeműek, másokban az ultraibolya-elnyelő terület a teljes virágzatot lefedi.

Beporzók vonzása

Miért van ekkora változatosság? A tudósok voltak tisztában van a virágos UV-mintákkal hosszú ideje. A számos megközelítés közül néhány, amelyet ezeknek a mintáknak a beporzók vonzásában betöltött szerepének tanulmányozására alkalmaztak, meglehetősen találékonyak voltak, mint pl. szirmok vágása és ragasztása or fényvédővel bevonva őket.

Amikor összehasonlítottuk a napraforgót a különböző UV-tüskékkel, azt találtuk, hogy a beporzók képesek voltak megkülönböztetni őket, és előnyben részesítették a közepes méretű UV-sarkát.

Ez azonban nem magyarázza meg az UV-mintázatok sokféleségét, amelyet a vadon élő napraforgók különböző populációiban figyeltünk meg: ha a közbenső UV bikaszemek több beporzót vonzanak (ami egyértelműen an előny), miért léteznek kicsi vagy nagy UV-sarlós növények?

 Napraforgók különböző UV telitalálat mintázattal, ahogy mi látjuk őket (fent) és ahogy a méh láthatja (lent). (Marco Todesco), Szerző biztosított

Egyéb tényezők

Míg a virágzási tulajdonságok fő funkciója egyértelműen a beporzó vonzereje, erre egyre több bizonyíték áll rendelkezésre nem beporzó tényezők a hőmérséklet vagy a növényevők befolyásolhatják az olyan tulajdonságok alakulását, mint a virág színe és alakja.

Megtaláltuk az első nyomot, hogy ez a napraforgó UV-mintázatára is igaz, amikor megvizsgáltuk, hogyan szabályozzák genetikai szinten a variációjukat. Egyetlen gén, HaMYB111, felelős az UV-mintázatok sokféleségéért, amelyet látunk H. annuus. Ez a gén szabályozza az úgynevezett vegyi anyagok családjának termelését flavonol glikozidok, amelyet magas koncentrációban találtunk a ligulák UV-elnyelő részében. A flavonol-glikozidok nemcsak UV-elnyelő pigmentek, hanem a növények segítésében is fontos szerepet játszanak megbirkózni a különböző környezeti terhelésekkel.

A második nyom abból a felfedezésből származik, hogy ugyanaz a gén felelős az UV-pigmentációért a szirmokban lúdfű, Arabidopsis thaliana. A Thale zsázsa a növénygenetika és a molekuláris biológia leggyakrabban használt modellrendszere. Ezek a növények képesek önmagukat beporozni, és ezért általában nélkülözik a beporzót.

Mivel nem kell beporzót vonzaniuk, kicsi, szerény fehér virágaik vannak. Ennek ellenére a szirmuk tele van UV-elnyelő flavonolokkal. Ez arra utal, hogy a beporzással nem összefüggő okai vannak annak, hogy ezek a pigmentek jelen vannak a zsázsa virágaiban.

Végül észrevettük, hogy a szárazabb éghajlaton élő napraforgópopulációk következetesen nagyobb UV-távolságúak. A flavonol-glikozidok egyik ismert funkciója az szabályozza a párologtatást. Valójában azt találtuk, hogy a nagy UV-mintázatú (amelyek nagy mennyiségű flavonol-glikozidot tartalmaznak) ligák sokkal lassabban veszítettek vizet, mint a kis UV-mintázatú ligák.

Ez arra utal, hogy legalábbis a napraforgó esetében a virágos UV-pigmentációnak két funkciója van: javítja a virágok vonzerejét a beporzók számára, és segít a napraforgóknak a szárazabb környezetben való túlélésben a víz megőrzésével.

Takarékos evolúció

Tehát mit tanít ez nekünk? Egyrészt ez az evolúció takarékos, és ha lehetséges, ugyanazt a tulajdonságot használja egynél több adaptációs cél eléréséhez. Ezenkívül lehetőséget kínál a termesztett napraforgó javítására, mivel egyidejűleg fokozza a beporzást és a növényeket ellenállóbbá teszi a szárazsággal szemben.

Végül, munkánk és más, a növények diverzitását vizsgáló tanulmányok segíthetnek megjósolni, hogy a növények hogyan és milyen mértékben lesznek képesek megbirkózni az éghajlatváltozással, amely már megváltoztatja azokat a környezeteket, amelyekhez alkalmazkodtak.

A szerzőről

Marco Todesco, tudományos munkatárs, biodiverzitás, University of British Columbia

Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.

ING