Kepada pendebunga, yang boleh melihat dalam ultraviolet, bunga matahari mempunyai julat warna tambahan. (Unsplash/Marco de Hevia), CC BY-SA

Bunga adalah salah satu contoh kepelbagaian alam yang paling menarik, memaparkan pelbagai kombinasi warna, corak, bentuk dan bau. Ia terdiri daripada bunga tulip dan bunga aster berwarna-warni, kepada frangipani wangi dan gergasi, bunga mayat berbau busuk. Kepelbagaian dan kepelbagaian sangat mengagumkan — pertimbangkan orkid berbentuk itik.

Tetapi sejauh mana kita dapat menghargai keindahan dan kepelbagaian bunga, ia secara literal tidak dimaksudkan untuk mata kita.

Tujuan bunga adalah untuk menarik pendebunga, dan pada deria merekalah bunga memenuhi. Contoh yang jelas tentang ini ialah corak ultraviolet (UV). Banyak bunga mengumpul pigmen UV dalam kelopaknya, membentuk corak yang tidak kelihatan kepada kita, tetapi yang boleh dilihat oleh kebanyakan pendebunga.

Putus hubungan antara apa yang kita lihat dan apa yang dilihat oleh pendebunga amat ketara pada bunga matahari. Walaupun status ikonik mereka dalam budaya popular (seperti yang disaksikan oleh penghormatan yang boleh dikatakan meragukan satu daripada lima spesies bunga dengan emoji khusus), mereka tidak kelihatan sebagai contoh terbaik kepelbagaian bunga.

Bagaimanakah serangga melihat dunia?

Cahaya yang berbeza

Apa yang biasa kita anggap sebagai bunga matahari tunggal sebenarnya adalah sekumpulan bunga, dirujuk sebagai perbungaan. Semua bunga matahari liar, yang terdapat kira-kira 50 spesies di Amerika Utara, mempunyai perbungaan yang hampir sama. Pada mata kita, ligul mereka (kelopak yang membesar dan bercantum dari lingkaran terluar bunga dalam perbungaan bunga matahari) adalah seragam yang sama, kuning terang yang biasa.

Walau bagaimanapun, apabila dilihat dalam spektrum UV (iaitu, di luar jenis cahaya yang dapat dilihat oleh mata kita), keadaannya agak berbeza. Bunga matahari mengumpul pigmen yang menyerap UV di dasar ligul. Di seluruh perbungaan, ini menghasilkan a Corak bullseye UV.

Dalam kajian baru-baru ini, kami membandingkan hampir 2,000 bunga matahari liar. Kami mendapati bahawa saiz bullseyes UV ini berbeza-beza secara meluas, kedua-dua antara dan dalam spesies.

Spesies bunga matahari dengan kepelbagaian yang paling melampau dalam saiz bullseyes UV adalah Helianthus annuus, bunga matahari biasa. H. annuus adalah relatif liar terdekat dengan bunga matahari yang ditanam, dan merupakan bunga matahari liar yang paling banyak diedarkan, tumbuh hampir di mana-mana antara selatan Kanada dan utara Mexico. Manakala beberapa populasi H. annuus mempunyai bullseyes UV yang sangat kecil, dalam yang lain, kawasan yang menyerap ultraungu meliputi keseluruhan perbungaan.

Menarik pendebunga

Mengapa terdapat begitu banyak variasi? Para saintis telah menyedari corak UV bunga untuk masa yang lama. Beberapa daripada pelbagai pendekatan yang telah digunakan untuk mengkaji peranan corak ini dalam menarik pendebunga adalah agak inventif, termasuk memotong dan menampal kelopak or saluti mereka dengan pelindung matahari.

Apabila kami membandingkan bunga matahari dengan bullseyes UV yang berbeza, kami mendapati bahawa pendebunga dapat membezakan antara mereka dan tumbuhan pilihan dengan bullseyes UV bersaiz sederhana.

Namun, ini tidak menjelaskan semua kepelbagaian dalam corak UV yang kami perhatikan dalam populasi bunga matahari liar yang berbeza: jika bullseyes UV pertengahan menarik lebih banyak pendebunga (iaitu jelas an kelebihan), mengapakah tumbuhan dengan bullseyes UV kecil atau besar wujud?

 Bunga matahari dengan corak bullseye UV berbeza seperti yang kita lihat (atas) dan seperti yang mungkin dilihat oleh lebah (bawah). (Marco Todesco), Pengarang disediakan

Faktor lain

Walaupun tarikan pendebunga jelas merupakan fungsi utama ciri-ciri bunga, terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa faktor bukan pendebunga seperti suhu atau herbivor boleh menjejaskan evolusi ciri seperti warna dan bentuk bunga.

Kami mendapati petunjuk pertama bahawa ini juga boleh berlaku untuk corak UV dalam bunga matahari apabila kami melihat bagaimana variasinya dikawal pada peringkat genetik. Satu gen, HaMYB111, bertanggungjawab untuk kebanyakan kepelbagaian dalam corak UV yang kita lihat H. annuus. Gen ini mengawal pengeluaran keluarga bahan kimia yang dipanggil flavonol glikosida, yang kami temui dalam kepekatan tinggi dalam bahagian ligul yang menyerap UV. Flavonol glikosida bukan sahaja pigmen yang menyerap UV, tetapi juga memainkan peranan penting dalam membantu tumbuhan menghadapi tekanan persekitaran yang berbeza.

Petunjuk kedua datang daripada penemuan bahawa gen yang sama bertanggungjawab untuk pigmentasi UV dalam kelopak bunga selada thale, Arabidopsis thaliana. Thale cress ialah sistem model yang paling biasa digunakan dalam genetik tumbuhan dan biologi molekul. Tumbuhan ini mampu melakukan pendebungaan sendiri, dan oleh itu secara amnya dilakukan tanpa pendebunga.

Oleh kerana mereka tidak perlu menarik pendebunga, mereka mempunyai bunga putih yang kecil dan sederhana. Namun, kelopaknya penuh dengan flavonol yang menyerap UV. Ini menunjukkan bahawa terdapat sebab yang tidak berkaitan dengan pendebungaan untuk pigmen ini hadir dalam bunga selada thale.

Akhirnya, kami mendapati bahawa populasi bunga matahari dari iklim yang lebih kering mempunyai mata lembu UV yang lebih besar secara konsisten. Salah satu fungsi flavonol glikosida yang diketahui adalah untuk mengawal transpirasi. Sesungguhnya, kami mendapati bahawa ligul dengan corak UV yang besar (yang mengandungi sejumlah besar flavonol glikosida) kehilangan air pada kadar yang lebih perlahan daripada ligul dengan corak UV yang kecil.

Ini menunjukkan bahawa, sekurang-kurangnya dalam bunga matahari, corak pigmentasi UV bunga mempunyai dua fungsi: meningkatkan daya tarikan bunga kepada pendebunga, dan membantu bunga matahari bertahan dalam persekitaran yang lebih kering dengan memelihara air.

Evolusi berjimat cermat

Jadi apa yang ini mengajar kita? Untuk satu, evolusi itu berjimat cermat, dan jika boleh akan menggunakan sifat yang sama untuk mencapai lebih daripada satu matlamat penyesuaian. Ia juga menawarkan pendekatan yang berpotensi untuk menambah baik bunga matahari yang ditanam, dengan meningkatkan kadar pendebungaan secara serentak dan menjadikan tumbuhan lebih berdaya tahan terhadap kemarau.

Akhir sekali, kerja kami, dan kajian lain yang melihat kepelbagaian tumbuhan, boleh membantu dalam meramalkan bagaimana dan sejauh mana tumbuhan akan dapat menghadapi perubahan iklim, yang sudah mengubah persekitaran yang mereka sesuaikan.

Tentang Pengarang

Marco Todesco, Rakan Penyelidik, Biodiversiti, University of British Columbia

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

ing