向日葵擁有漂亮的顏色,而且它美麗的外表下有著強大的功能。根據UBC的一項新研究,其花朵的紫外線顏色不僅能吸引授粉者,還能幫助植物調節水分流失。
向日葵密集的黃色花瓣(從專業角度講是一個"花序",或是許多花的集合)是一個熟悉的景象,但它隱藏了一些肉眼看不見的東西:一個紫外線(UV)靶心圖案,人類是看不到的,但包括蜜蜂在內的大多數昆蟲也都看不到。
長期以來,大家都知道,這些靶心圖案可以增加花朵的可見度,以提高其對授粉者的吸引力。現在,UBC的研究人員發現,在向日葵中產生紫外線圖案的分子也會幫助植物應對壓力,如干旱或極端溫度,這一點有望為植物如何適應不同的氣候提供線索。
研究人員表示,讓人出乎意料的是,生長在干燥氣候下的向日葵花朵具有更大的紫外線靶心圖案,且這些花朵能夠更有效地保留水分。這表明,這些較大的紫外線靶心有助于植物適應這些干燥的環境。
研究小組于2016年和2019年在該大學種植了近2000株兩個品種的野生向日葵。他們測量了向日葵的紫外線模式,并分析了植物的基因組,發現來自北美不同地區的野生向日葵的紫外線靶心大小非常不同:一些人認為,靶心只是一個細環;而另一些人認為,靶心覆蓋了整個花朵,而蜜蜂會更頻繁地訪問較大靶心的向日葵。
研究人員發現,一個單一的基因,即HaMYB111,會對花的紫外線模式大部分的多樣性造成影響。這個基因控制著吸收紫外線的黃酮醇化合物的生產,這些化合物也被認為可以幫助植物在不同的環境壓力下生存,如干旱或極端溫度。在潮濕、炎熱的環境中,較小的紫外線靶心圖案反而會促進蒸發,使植物保持涼爽,避免過熱。
研究人員認為,花的紫外線模式似乎在適應環境方面發揮了雙重作用;除了它們在加強授粉方面的作用外,它們還能調節花的水分流失,一種性狀解決了兩個問題。
研究者表示,這項工作有助于了解向日葵以及潛在的其它植物如何更好地適應不同地區或溫度,這在氣候變暖的情況下可能很重要。
題為Genetic basis and dual adaptive role of floral pigmentation in sunflowers的相關研究論文發表在《eLife》上。
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論文原文:
https://elifesciences.org/articles/72072