Орхидея создает "посадочную площадку" для птиц, чтобы обеспечить перекрестное опыление
Китайские исследователи раскрыли функцию влагалищных чехлов у цветущих орхидей. В статье, опубликованной в PLOS ONE, команда под руководством Чжун-Цзяня Лю из Центра исследования и сохранения орхидей Шэньчжэня и Лайцяна Хуана из Университета Цинхуа обнаружила, что эта структура необходима для размножения орхидей.
У многих орхидей, таких как Coelogyne rigida, базальная ось поникающего многоцветкового соцветия покрыта несколькими кожистыми чехлами (прицветниками), образующими булавовидную цилиндрическую "ручку". Ее функция долгое время оставалась загадкой. Исследователи выяснили, что эта обернутая чехлами "ручка" служит специализированной присадой (посадочной площадкой). Она привлекает, удерживает и позиционирует питающихся нектаром нектарниц Aethopyga gouldiae для упорядоченного сбора и переноса поллинариев, которые прикрепляются к разным точкам клюва птицы. Это приводит к эффективному перекрестному опылению и плодоношению.
Перекрестное опыление, обеспеченное присадой, ответственно практически за все семенное производство этой орхидеи. Оно было практически отменено удалением чехлов (повреждением присады), что резко сократило частоту и продолжительность визитов нектарниц. Это выявило ключевую роль присады в обеспечении репродуктивного успеха вида через перекрестное опыление.
Интересно, что C. rigida, будучи самонесовместимой, имеет двухмодовую систему опыления:
- Перекрестное опыление птицами (плодотворное).
- Самоопыление насекомыми (пчелами и осами), которые используют губу цветка как посадочную площадку. Это приводит к бесплодному самоопылению, которое уменьшает (растрачивает) поллинарии и семязачатки, иначе доступные для плодотворного перекрестного опыления, и влечет высокую стоимость спаривания (дисконтирование гамет).
Однако бесплодное самоопыление, опосредованное насекомыми, компенсируется эффективным перекрестным опылением, осуществляемым нектарницами.
Это представляет собой новый и поразительный пример структурной адаптации, способствующей перекрестному опылению у покрытосеменных. Просто добавив присаду к основанию соцветия, не изменяя сами цветки, C. rigida получает не только репродуктивную гарантию, но и преимущества в спаривании, фертильности и генетическую изменчивость от ауткроссинга.
Вероятно, у C. rigida самонесовместимость эволюционировала, чтобы избежать инбредной депрессии, делая самоопыление насекомыми бесплодным. Однако она не может предотвратить самоопыление, которое все равно приводит к дорогостоящему дисконтированию гамет, и не способствует напрямую перекрестному опылению, которое становится необходимым для полового размножения. Это, в свою очередь, обусловило и отобрало эволюцию механизма ауткроссинга — перекрестного опыления птицами, обеспеченного присадой, — для гарантии репродуктивного успеха с множеством преимуществ.
Эти выводы могут иметь широкие последствия для понимания многих других видов растений с соцветиями и чехлами.