克萊姆森大學(xué)的一位科學(xué)家說(shuō)，你看不到它，但花瓣中的不同物質(zhì)為昆蟲(chóng)授粉創(chuàng )造了“靶心”，他的研究揭示了花朵中的化學(xué)變化，這有助于它們對環(huán)境變化做出反應，包括氣候變化，這可能會(huì )威脅到他們的生存。

克萊姆森科學(xué)學(xué)院生物科學(xué)助理教授MatthewH.Koski領(lǐng)導了一個(gè)研究小組，研究阿根廷鵝掌(通常被稱(chēng)為銀草的玫瑰家族成員)明亮的黃色花朵，以了解色素如何在僅在紫外光譜中可見(jiàn)的花瓣在植物的可塑性中起著(zhù)不可或缺的作用;也就是說(shuō)，它能夠快速響應不斷變化的環(huán)境。該團隊還包括克萊姆森大學(xué)的研究人員LindsayM.Finnell、ElizabethLeonard和NishanthTharayil。

《進(jìn)化》雜志在其三月版的封面上刊登了這些發(fā)現。

研究人員研究了生長(cháng)在科羅拉多州西南部不同海拔的銀草，以更好地了解植物花瓣中各種吸收紫外線(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)的作用，以及這些化學(xué)物質(zhì)如何幫助授粉和繁殖。

科斯基解釋說(shuō)，雖然人類(lèi)看不到花瓣上的紫外線(xiàn)圖案，但它的許多傳粉者可以。

“我一直對[花朵的顏色變化]是如何產(chǎn)生的以及它是如何演變的以及是什么因素推動(dòng)了顏色變化的演變而著(zhù)迷，”科斯基說(shuō)，“所以我對思考我們如何感知顏色與生物體如何感知顏色產(chǎn)生了興趣。與花朵更頻繁地互動(dòng)的植物會(huì )感知顏色。”

“昆蟲(chóng)——例如傳粉者——在紫外線(xiàn)光譜中看到，”他繼續說(shuō)。“因此，反射或吸收紫外線(xiàn)波長(cháng)的花朵(給傳粉者)提供了我們看不到的不同顏色的感知。我一直著(zhù)迷于揭示這些紫外線(xiàn)信號可能在授粉方面的功能。當我想關(guān)于紫外線(xiàn)吸收感興趣的特征，它是生物化學(xué)。它是一種生化特征，導致對紫外線(xiàn)吸收和反射的不同感知。

Koski說(shuō)，許多植物的花瓣底部都含有大量的紫外線(xiàn)吸收化學(xué)物質(zhì)，而花瓣的尖端則含有更多的紫外線(xiàn)反射化學(xué)物質(zhì)。他說(shuō)，這會(huì )產(chǎn)生一種整體的“靶心”效應，引導昆蟲(chóng)尋找花粉。

該團隊希望更多地了解植物如何適應不同環(huán)境的生長(cháng)——在這種情況下，海拔差異為1000米。他們發(fā)現，不同海拔的花朵通過(guò)產(chǎn)生不同數量的紫外線(xiàn)阻擋或紫外線(xiàn)吸收化學(xué)物質(zhì)來(lái)適應環(huán)境。

這些照片是同一朵花。左邊的那個(gè)在可見(jiàn)光下顯示它。右圖顯示了花瓣中僅在紫外光譜中可見(jiàn)的色素。暗區吸收紫外線(xiàn)。光區是紫外線(xiàn)反射的。學(xué)分：馬修·科斯基

“與低海拔人群相比，在較高海拔地區，花瓣上總是有更多的紫外線(xiàn)吸收化合物或更大的紫外線(xiàn)吸收空間區域，”科斯基說(shuō)。

研究人員說(shuō)，這證明了植物的可塑性，科斯基將其定義為在不同環(huán)境條件下，同一生物體中如何出現不同的特征。這是了解生物如何適應變化以適應變化的關(guān)鍵步驟。

“關(guān)于可塑性，重要的是，當我們考慮氣候變化和全球變化時(shí)，可塑性是一種機制，自然種群可以通過(guò)這種機制對不斷變化的氣候做出真正迅速的反應并在這些氣候下持續存在，”他說(shuō)。“隨著(zhù)時(shí)間的推移，遺傳密碼發(fā)生變化的進(jìn)化過(guò)程被認為比僅僅對環(huán)境變化做出塑料反應要慢得多。”

科斯基說(shuō)，這項研究提出的一個(gè)問(wèn)題是塑料對環(huán)境情況的反應是否具有適應性。它們是否為有機體提供了任何優(yōu)勢，或者它們是否會(huì )因環(huán)境而改狀的發(fā)展方式而不影響植物的適應性?

“這項研究發(fā)現的一件事是，紫外線(xiàn)色素沉著(zhù)的塑料變化有利于植物，尤其是高海拔植物，因為花瓣上紫外線(xiàn)吸收的增加導致花粉活力增加，”他解釋說(shuō)。

Koski繼續說(shuō)，這項研究將幫助科學(xué)家更好地了解生物體如何應對環(huán)境變化，甚至預測某些生物體是否或如何能夠在快速的環(huán)境變化(例如全球氣候變化)中生存下來(lái)。他說(shuō)，這項研究對農業(yè)也很重要，因為在銀草中起作用的一些對紫外線(xiàn)敏感的色素也存在于芥菜和向日葵等經(jīng)濟作物中。

“有趣的是，考慮紫外線(xiàn)或溫度等非生物因素是否正在改變這些性狀的表達，這將如何影響傳粉者看待花朵的方式，以及這將如何影響作物的產(chǎn)量和種子生產(chǎn)等因素。”科斯基說(shuō)。

該團隊的研究甚至對于試圖將特定類(lèi)型的傳粉者吸引到他們的植物中的家庭園丁來(lái)說(shuō)可能很重要。

“我認為人們想到的一件事是種植各種顏色和形態(tài)各異的花朵，以吸引許多不同類(lèi)型的傳粉者，比如一個(gè)對傳粉者友好的花園，”科斯基說(shuō)。“要考慮的一件事是，我們通常不知道傳粉者感知到的顏色的所有細節，以及這些顏色如何隨季節變化。僅僅因為事物可能看起來(lái)與我們非常相似，它們實(shí)際上可能非常不同的傳粉媒介，可能會(huì )吸引比我們預期的不同的傳粉媒介。”

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