Шмели ускорили дивергентную селекцию растений

Швейцарские ученые показали, что линии эволюции растений зависят от эффективности насекомых-опылителей и вымирание последних быстро сократит генетическое разнообразие биомов. Результаты исследования представлены в журнале Nature Communications.

Наука

# опыление

# растения

# шмели

©Wikipedia / Автор: Milonia Larcius

Подавляющее большинство цветковых растений (Magnoliophyta) зависит от опылителей. Так, еще Чарльз Дарвин указывал, что, играя важную роль в поддержании экосистемы и пропитании человека, опылители, в частности, стимулируют видообразование растений. Поэтому последним для успешного размножения необходимо развивать признаки, которые будут привлекательны для животных, птиц или насекомых, способных переносить пыльцу.

Согласно одной из современных гипотез, влияние опылителя на дивергентную селекцию растений может варьироваться в зависимости от его эффективности. Например, в разных зонах признаки растений одного вида будут различаться в зависимости от того, какой опылитель является преобладающим. Однако проверить это предположение в естественных условиях трудно: помимо опылителей на выраженность видовых признаков растений также влияют климатические условия, болезни и травоядные животные.

Чтобы обойти это ограничение, ученые из Цюрихского университета провели эксперимент, в ходе которого культивировали несколько линий растений в стандартизированных условиях. Для этого они разделили репу (Brassica rapa) от одной материнской популяции на три группы. Опыление первой линии проводилось с помощью шмелей (Bombus terrestris), второй — с помощью мух-журчалок (Episyrphus balteatus). Контрольная группа опылялась вручную. Спустя 900–1500 часов авторы сопоставили размер растений и содержание в их цветках летучих органических веществ (например, анисового альдегида) с эффективностью каждого из способов опыления (по числу семян на плод).

Динамика высоты (a), числа семян (b) и содержания ароматических веществ — индола (c) и анисового альдегида (d) — при опылении разными способами. Шмелям соответствует синяя пунктирная линия, ручному опыления — черная линия, мухам-журчалкам — зеленая линия / ©Daniel D. L. Gervasi et al., Nature Communications, 2017

Результаты показали, что девятое поколение растений, которое опыляли шмели, стало выше, а содержание летучих органических веществ в их цветках почти удвоилось. Кроме того, на лепестках этой линии увеличилась область, отражающая ультрафиолет, которую хорошо распознают шмели. Растения, которые опыляли мухи-журчалки, показали менее значительный рост или снижение ароматических соединений, высокую частоту перехода на самоопыление, тогда как число семян в их случае увеличилось.

По словам авторов, полученные данные свидетельствуют о том, что опылители разных видов сильно влияют на дивергентную селекцию растений. Такая быстрая эволюция повышает риск снижения генетического разнообразия в случае, если наиболее распространенные опылители, например шмели, вымрут. В свою очередь, уменьшение генетического разнообразия сократит устойчивость растений к болезням.

Высота линий, опыленных шмелями (слева) и мухами-журчалками (справа) / ©The University of Zurich

Между тем ранее японские инженеры разработали и испытали квадрокоптер, который потенциально способен заниматься опылением. Для этого миниатюрный дрон оснастили шерстью, имитирующей собирательные волоски. Несмотря на скромную эффективность показателей, подход представляется перспективным: в отличие от животных и насекомых, машина может опылять растения вне зависимости от аромата и цвета их лепестков.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.