Как растение выживает при нехватке партнёров или опылителей? Европейская трава нашла свой способ
У растений, зависящих от животных-опылителей, количество производимых семян зависит от посещений опылителей и успешного переноса пыльцы. Но что, если растение растёт в небольшой популяции или к его цветкам прилетает мало опылителей?
Некоторые виды растений, включая ярко-розовый однолетний/двулетний травянистый вид Centaurium erythraea из Западной Европы, выработали механизм для обеспечения репродуктивного успеха в таких условиях.
Стратегия отложенного самоопыления
Centaurium erythraea в основном опыляется журчалками (hoverflies). Однако исследователи во главе с Рейном Брисом (Rein Brys) из Университета Гента и Университета Лёвена (Бельгия) обнаружили удивительную особенность этого вида.
"Замечательная характеристика этого вида, — отмечает Брис, — это его удивительный и элегантный способ осуществления отложенного самоопыления, при котором пыльники изгибаются в конце жизни цветка, чтобы высвободить пыльцу и гарантировать самоопыление".
Когда автономное самооплодотворение происходит после возможности перекрёстного опыления (например, в конце жизни цветка), оно обеспечивает растению хотя бы некоторый шанс передать гены следующему поколению. Такое отложенное самоопыление может не нести затрат на "дисконтирование" пыльцы или семяпочек и обеспечивает репродуктивную гарантию, когда опыление с помощью животных не удаётся.
Эксперимент в 22 популяциях
Чтобы проверить гипотезу репродуктивной гарантии, Брис и коллеги провели эксперименты с кастрацией в 22 популяциях C. erythraea в сильно фрагментированной дюнной зоне Бельгии. Они сравнили завязываемость семян у цветков, у которых пыльники удалили до цветения (исключив самоопыление), с контрольными цветками, сохранившими способность к самоопылению.
Для каждой популяции определили:
- Размер популяции растений (подсчёт числа цветущих особей)
- Плотность опылителей (с помощью ловушек для насекомых)
Ключевые результаты
- Опыление с помощью животных существенно зависело от размера популяции и доступности опылителей.
- Вклад автономного самоопыления сильно варьировал между популяциями, составляя от 19% до 87% от общего производства семян.
- Больше семян от самоопыления производилось в популяциях, которые были меньше и/или имели меньше опылителей. Это указывает, что при дефиците опылителей растения способны увеличить производство семян за счёт автономного самоопыления.
"Наше исследование — одно из первых, которое ясно показывает, что отложенное самоопыление у этого опыляемого журчалками короткоживущего травянистого растения обеспечивает репродуктивную гарантию и, следовательно, функционирует как идеальная резервная стратегия в непредсказуемых условиях опыления — когда популяции становятся маленькими и/или испытывают дефицит опылителей", — комментирует Брис.
"Другое замечательное открытие, — добавляет он, — заключается в том, что нам удалось показать, что в этих изменчивых условиях опыления этот режим автономного самоопыления гарантирует постоянный общий уровень завязывания семян".
Отложенное самоопыление действительно кажется идеальным решением для этого вида, который часто встречается во временных местообитаниях, где размер популяции и количество опылителей могут сильно варьировать.
Будущие исследования
Теперь Брис и коллеги хотят глубже изучить, представляет ли эта система смешанного скрещивания стабильную стратегию спаривания или это лишь переходная фаза к облигатному самоопылению или перекрёстному опылению.
"Мы также исследуем, какие цветочные признаки могут вызывать вариации в способности обеспечивать репродуктивную гарантию и, следовательно, служить мишенью для отбора, — сказал Брис, — учитывая наблюдение, что вид демонстрирует относительно высокий и изменчивый уровень инбредной депрессии".
Исследование опубликовано в ноябрьском выпуске American Journal of Botany.