Растения быстро сбрасывают цветки для защиты
Микробы, растущие на цветках, негативно влияют на урожайность. Новое исследование, включавшее полевые эксперименты и анализ микробиома растений, показывает, что именно поэтому растения быстро сбрасывают свои цветки.
Результаты, полученные совместной группой исследователей из Центра экологических и лесных исследований (CREAF, Испания) и Университета Киото (Япония), опубликованы в открытом научном журнале Metabarcoding and Metagenomics.
Цветки — это репродуктивные структуры растений. В отличие от млекопитающих, многолетние растения образуют их заново каждый сезон и сохраняют лишь столько, сколько необходимо.
Ранее несколько исследований уже изучали различия в продолжительности жизни цветков у разных видов, но в основном они были сосредоточены на балансе между затратами энергии растения на производство и поддержание цветков и выгодой от сохранения репродуктивных органов.
Однако перед настоящим исследованием команда нашла новый взгляд на это явление: почему растения тратят энергию — даже если «стоимость» минимальна — на производство хрупких цветков, которые увянут за несколько дней, вместо того чтобы вложить немного больше и создать более долговечные, тем самым увеличив свой репродуктивный успех?
«Интересно, что продолжительность жизни цветка отрицательно коррелирует с температурой; чем жарче среда, в которой они цветут, тем короче период, в течение которого растение их сохраняет. Это явление известно давно», — комментирует Сёко Сакаи, автор исследования.
«Затем в какой-то момент у меня возникла гипотеза, что враждебные микробы, такие как бактерии и грибы, растущие на цветках после раскрытия бутона, должны быть движущей силой, сокращающей срок жизни цветка. Я сомневался, что это совпадение, что микробы быстрее растут при более высоких температурах».
Цветки предоставляют микробам различные среды обитания. Они привлекают опылителей, выделяя нектар, богатый сахарами и часто содержащий другие питательные вещества, такие как аминокислоты и липиды. Рыльце — это среда для прорастания пыльцевых зёрен, соединённая с камерой роста пыльцевых трубок. Оно поддерживает влажность и питательные вещества, необходимые для роста пыльцевых трубок. Неудивительно, что обилие микробов на отдельных цветках со временем увеличивается после их раскрытия.
Прежде чем сделать выводы, учёные провели полевые эксперименты, чтобы увидеть, какие микробные сообщества появятся на цветках, если продлить их жизнь.
Для этого они взяли микробы со старых цветков дикого имбиря (Alpinia japonica) — вида, встречающегося в Японии и цветущего в начале лета, когда жаркая и влажная погода в стране идеальна для роста микробов. Затем они перенесли эти микробы на другие растения дикого имбиря, чьи цветки только что раскрылись.
В соответствии с первоначальной гипотезой исследовательская группа отметила, что растение дало значительно меньше плодов, хотя видимых симптомов болезни на цветках или плодах не было. Однако анализ микробиома растений выявил присутствие нескольких групп бактерий, количество которых увеличивалось со временем. Поскольку эти бактерии также можно обнаружить на цветочных бутонах, не подвергавшихся обработке, они классифицируются как «резидентные» для растения.
«До сих пор характеристики цветков в основном изучались в контексте их взаимодействия с опылителями. Недавние исследования поставили вопрос, не упустили ли мы роль микробов в изучении характеристик цветков. Например, летучие вещества цветков — которые часто рассматриваются как основной аттрактант для опылителей — также могут подавлять враждебные микробы. Влияние микробов на репродуктивную экологию растений может быть более глубоко заложено в эволюции покрытосеменных, чем мы предполагали», — заключает Сакаи.