자외선에서 볼 수 있는 수분 매개자에게 해바라기는 추가 색상 범위를 가지고 있습니다. (Unsplash/마르코 드 헤비아), CC의 BY-SA

꽃은 색상, 패턴, 모양 및 향기의 무수한 조합을 표시하는 자연의 다양성의 가장 놀라운 예 중 하나입니다. 화려한 튤립과 데이지부터 향기로운 프랜지파니와 자이언트, 썩은 냄새가 나는 시체 꽃. 다양성과 다양성은 놀랍습니다. 오리 모양의 난초.

그러나 우리가 꽃의 아름다움과 다양성을 감상할 수 있는 한, 그것은 말 그대로 우리의 눈을 위한 것이 아닙니다.

꽃의 목적은 수분 매개체를 유인하는 것이며 꽃은 그들의 감각에 맞춰져 있습니다. 이에 대한 명확한 예는 자외선(UV) 패턴입니다. 많은 꽃들은 꽃잎에 자외선 색소를 축적하여 우리 눈에 보이지 않는 패턴을 형성하고, 그러나 대부분의 꽃가루 매개자가 볼 수 있는.

우리가 보는 것과 꽃가루 매개자가 보는 것 사이의 단절은 특히 해바라기에서 두드러집니다. 대중 문화에서 그들의 상징적 지위에도 불구하고 전용 이모티콘이 있는 유일한 XNUMX가지 꽃 중 하나), 그들은 꽃 다양성의 가장 좋은 예라고 보기 어렵습니다.

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다른 빛

우리가 일반적으로 단일 해바라기라고 생각하는 것은 실제로 꽃이 핌이라고 하는 꽃송이입니다. 모든 야생 해바라기, 그 중 약 북미 50종, 매우 유사한 꽃차례를 가지고 있습니다. 우리 눈에 그들의 ligules (해바라기 꽃차례에서 가장 바깥쪽에 있는 작은 꽃차례의 확대되고 융합된 꽃잎) 같은 유니폼, 친숙한 밝은 노란색입니다.

그러나 UV 스펙트럼(즉, 우리 눈이 볼 수 있는 빛의 유형 너머)에서 보면 상황이 완전히 다릅니다. 해바라기는 ligule의 바닥에 UV 흡수 색소를 축적합니다. 전체 꽃차례에 걸쳐 결과적으로 UV 땡기 패턴.

최근 연구에서 우리는 거의 야생 해바라기 2,000개. 우리는 이러한 UV 땡기의 크기가 종 사이와 종 내에서 광범위하게 변한다는 것을 발견했습니다.

UV 땡기의 크기에서 가장 극단적인 다양성을 가진 해바라기 종은 다음과 같습니다. 헬리 안 투스 아누 우스, 일반적인 해바라기. H. 안누스 이다 재배 해바라기와 가장 가까운 야생 친척, 그리고 가장 널리 분포하는 야생 해바라기로 캐나다 남부와 멕시코 북부 사이의 거의 모든 곳에서 자랍니다. 일부 인구 H. 안누스 매우 작은 UV 과녁을 가지며 다른 것들은 자외선 흡수 영역이 꽃차례 전체를 덮습니다.

수분 매개체 유치

왜 이렇게 변이가 많을까? 과학자들은 꽃무늬 UV 패턴 인식 오랫동안. 수분 매개체를 유인하는 이러한 패턴의 역할을 연구하는 데 사용된 수많은 접근 방식 중 일부는 매우 독창적이었습니다. 꽃잎 자르고 붙이기 or 자외선 차단제로 코팅.

우리가 다른 UV 땡땡이와 해바라기를 비교할 때, 우리는 꽃가루 매개자가 그들과 중간 크기의 UV 땡기 식물을 선호하는 식물을 구별할 수 있다는 것을 발견했습니다.

그러나 이것이 다양한 야생 해바라기 개체군에서 관찰된 UV 패턴의 다양성을 모두 설명하지는 못합니다. 중간 UV 과녁이 더 많은 수분 매개체를 유인한다면( 분명히 이점), 작거나 큰 UV 땡기 식물이 존재하는 이유는 무엇입니까?

 우리가 볼 때(위)와 꿀벌이 볼 때(아래) 서로 다른 UV 땡기 패턴을 가진 해바라기. (마르코 토데스코), 저자 제공

다른 요인

꽃가루 매개자의 유인은 분명히 꽃 형질의 주요 기능이지만, 비 수분 인자 온도 또는 초식 동물과 같은 꽃 색깔 및 모양과 같은 특성의 진화에 영향을 줄 수 있습니다.

우리는 해바라기의 변이가 유전적 수준에서 어떻게 조절되는지 살펴보았을 때 이것이 해바라기의 UV 패턴의 경우일 수 있다는 첫 번째 단서를 찾았습니다. 하나의 유전자, 하미비111, 우리가 보는 UV 패턴의 다양성의 대부분을 담당합니다. H. 안누스. 이 유전자는 플라보놀 배당체, 우리는 ligule의 UV 흡수 부분에서 고농도로 발견했습니다. 플라보놀 배당체는 자외선을 흡수하는 색소일 뿐만 아니라 식물을 돕는 데 중요한 역할을 합니다. 다양한 환경 스트레스에 대처.

두 번째 단서는 같은 유전자가 꽃잎의 UV 색소 침착을 담당한다는 발견에서 나왔습니다. 탈레 유채과의 야채, Arabidopsis thaliana. Thale cress는 식물 유전학 및 분자 생물학에서 가장 일반적으로 사용되는 모델 시스템입니다. 이 식물은 스스로 수분을 할 수 있으며, 따라서 일반적으로 수분 조절제 없이 수행.

꽃가루 매개자를 유인할 필요가 없기 때문에 작고 소박한 흰색 꽃이 있습니다. 그러나 그들의 꽃잎에는 자외선을 흡수하는 플라보놀이 가득합니다. 이것은 유채과의 꽃에 이러한 색소가 존재하는 데 수분과 관련이 없는 이유가 있음을 시사합니다.

마지막으로, 우리는 더 건조한 기후의 해바라기 개체군이 지속적으로 더 큰 UV 과녁을 가지고 있음을 알아차렸습니다. 플라보놀 배당체의 알려진 기능 중 하나는 증산을 조절하다. 실제로, 우리는 (많은 양의 플라보놀 배당체를 포함하는) 큰 UV 패턴을 가진 ligule이 작은 UV 패턴을 가진 ligule보다 훨씬 느린 속도로 수분을 손실한다는 것을 발견했습니다.

이것은 적어도 해바라기에서 꽃의 UV 착색 패턴이 두 가지 기능을 가지고 있음을 시사합니다. 꽃의 꽃가루 매개자에 대한 매력을 향상시키는 것과 해바라기가 물을 보존하여 건조한 환경에서 생존할 수 있도록 돕는 것입니다.

알뜰한 진화

이것이 우리에게 무엇을 가르쳐 주는가? 첫째, 그 진화는 검소하며 가능하다면 동일한 특성을 사용하여 하나 이상의 적응 목표를 달성할 것입니다. 또한 수분율을 높이는 동시에 식물이 가뭄에 더 잘 견디도록 하여 재배된 해바라기를 개선할 수 있는 잠재적인 접근 방식을 제공합니다.

마지막으로, 우리 연구와 식물 다양성을 조사하는 다른 연구는 식물이 이미 적응한 환경을 바꾸고 있는 기후 변화에 어떻게 그리고 어느 정도 대처할 수 있는지 예측하는 데 도움이 될 수 있습니다.

저자에 관하여

마르코 토데스코, 연구원, 생물다양성, 브리티시 컬럼비아 대학교

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