紫外線で見ることができる花粉交配者にとって、ヒマワリは追加の色の範囲を持っています。 （Unsplash / Marco de Hevia）, のCC BY-SA

花は自然界の多様性の最も印象的な例のXNUMXつであり、色、パターン、形、香りの無数の組み合わせを示しています。 カラフルなチューリップやデイジーから、香りのよいフランジパニやジャイアントまで、さまざまなものがあります。 腐敗臭い死体の花。 多様性と多様性は驚くべきものです— アヒルの形をした蘭.

しかし、私たちが花の美しさと多様性を理解できる限り、それは文字通り私たちの目には意味がありません。

花の目的は花粉交配者を引き付けることであり、花が仕えるのは彼らの感覚です。 この明確な例は、紫外線（UV）パターンです。 多くの花は花びらにUV色素を蓄積し、私たちには見えないパターンを形成します。 しかし、ほとんどの花粉交配者は見ることができます.

私たちが見ているものと花粉交配者が見ているものとの間の断絶は、ヒマワリで特に顕著です。 大衆文化における彼らの象徴的な地位にもかかわらず（おそらく疑わしい存在の名誉によって証明されているように） 専用の絵文字を持つXNUMXつの花種のXNUMXつ）、それらは花の多様性の最良の例とは思えません。

昆虫は世界をどのように見ていますか？

別の光

私たちが一般的に単一のヒマワリと見なすのは、実際には花序と呼ばれる花の集まりです。 すべての野生のヒマワリ、 北米で50種、非常によく似た花序を持っています。 私たちの目には、彼らの小枝（ヒマワリの花序の小花の最も外側の渦巻きの拡大された融合した花びら）は同じ均一でおなじみの明るい黄色です。

ただし、UVスペクトルで見ると（つまり、私たちの目が見ることができる光の種類を超えて）、状況はまったく異なります。 ヒマワリは、小枝の根元に紫外線吸収色素を蓄積します。 花序全体にわたって、これは結果として UVブルズアイパターン.

最近の研究では、ほぼ比較しました 2,000本の野生のヒマワリ。 これらのUVブルジーのサイズは、種間および種内の両方で大きく異なることがわかりました。

UVブルジーのサイズで最も極端な多様性を持つヒマワリの種は ヘリアンサスアンヌス、一般的なひまわり。 ヒマワリ は 栽培されたヒマワリに最も近い野生、そして最も広く分布している野生のヒマワリであり、カナダ南部とメキシコ北部の間のほぼすべての場所で成長しています。 のいくつかの人口が ヒマワリ 非常に小さな紫外線ブルジーがあり、他の地域では、紫外線吸収領域が花序全体を覆っています。

花粉交配者を引き付ける

なぜそんなにバリエーションがあるのですか？ 科学者はされています 花のUVパターンを認識 長い間。 花粉交配者を引き付ける際のこれらのパターンの役割を研究するために使用されてきた数多くのアプローチのいくつかは、非常に独創的であり、 花びらをカットアンドペースト or それらを日焼け止めでコーティングする.

ヒマワリをさまざまなUVブルジーと比較したところ、花粉交配者はそれらと中型のUVブルジーを持つ好ましい植物を区別できることがわかりました。

それでも、これは、野生のヒマワリのさまざまな個体群で観察されたUVパターンのすべての多様性を説明するものではありません。 明らかに 利点）、なぜ小さなまたは大きなUVブルジーを持つ植物が存在するのですか？

 私たちが見ているように（上）、蜂が見ているように（下）、UVブルズアイパターンが異なるヒマワリ。 （マルコ・トデスコ）, 著者提供

その他の要因

花粉交配者の誘引は明らかに花の形質の主な機能ですが、 非花粉媒介者の要因 気温や草食動物のように、花の色や形などの特性の進化に影響を与える可能性があります。

ヒマワリの紫外線パターンが遺伝子レベルでどのように調節されているかを調べたところ、これがヒマワリの紫外線パターンにも当てはまる可能性があるという最初の手がかりが見つかりました。 単一の遺伝子、 ハMYB111、私たちが見るUVパターンの多様性のほとんどに責任があります ヒマワリ。 この遺伝子は、と呼ばれる化学物質のファミリーの生産を制御します フラボノール配糖体、これは、小枝の紫外線吸収部分に高濃度で見られました。 フラボノール配糖体は紫外線を吸収する色素であるだけでなく、植物を助けるのにも重要な役割を果たします さまざまな環境ストレスに対処する.

XNUMX番目の手がかりは、同じ遺伝子が花びらの紫外線色素沈着の原因であるという発見から来ました。 シロイヌナズナ、 シロイヌナズナ。 シロイヌナズナは、植物遺伝学および分子生物学で最も一般的に使用されているモデルシステムです。 これらの植物は自分自身を受粉することができます、 したがって、一般的に花粉交配者なしで行います.

彼らは花粉交配者を引き付ける必要がないので、彼らは小さくて気取らない白い花を持っています。 それでも、彼らの花びらは紫外線を吸収するフラボノールでいっぱいです。 これは、これらの色素がシロイヌナズナの花に存在するための受粉に関係のない理由があることを示唆しています。

最後に、より乾燥した気候のヒマワリの個体数は、一貫してより大きなUVブルジーを持っていることに気づきました。 フラボノール配糖体の既知の機能のXNUMXつは 蒸散を調節する。 実際、UVパターンが大きい（フラボノール配糖体を大量に含む）リグルは、UVパターンが小さいリグルよりもはるかに遅い速度で水分を失うことがわかりました。

これは、少なくともヒマワリでは、花のUV色素沈着のパターンには、花粉交配者に対する花の魅力を高めることと、水を保存することによってヒマワリが乾燥した環境で生き残るのを助けることのXNUMXつの機能があることを示唆しています。

倹約的な進化

それで、これは私たちに何を教えますか？ 一つには、その進化は倹約的であり、可能であれば、同じ特性を使用して複数の適応目標を達成します。 また、受粉率を高め、植物を干ばつに対してより回復力のあるものにすることにより、栽培されたヒマワリを改善するための潜在的なアプローチを提供します。

最後に、私たちの研究や植物の多様性を調べる他の研究は、植物が適応する環境をすでに変えている気候変動にどのように、そしてどの程度対処できるかを予測するのに役立ちます。

著者について

マルコ・トデスコ、助手、生物多様性、 ブリティッシュ·コロンビア大学

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