當植物遇到「肉腳」的授粉者會發生什麼事?

當植物遇到「肉腳」的授粉者會發生什麼事?

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

之前曾跟大家介紹過,自交兼容的植物在遇到授粉者減少的時候,會更傾向於自交。但是,有些植物是傾向於異交(outcrossing)的,甚至已經發展出了防止自交的系統。如果這些植物遇到技術很差的授粉者,會發生什麼事呢?


在這類植物中,最有名的大概就是白菜這一類的植物了。它們為了防止自交的發生,甚至還發展出了Si系統,讓同型的花粉無法在雌蕊的柱頭上萌發。感覺很像戴了「保險套」!


最近的研究發現:即使是如白菜這類的植物,在一直遇到「肉腳」的授粉者時,它還是會朝向自交演化。


研究團隊使用了來自 Gervasi & Schiestl (2017) 的實驗材料,包括第 1 代 (選擇授粉媒介之前) 和第 11 代 (食蚜蠅授粉九代後,再經過兩代的種群間雜交) 的油菜(Brassica rapa)種子。


他們對第 1 代和第 11 代的油菜進行了控制授粉實驗,包括異交、自交和自主自交,以評估它們產生種子的能力。


結果發現,異交產生種子的能力在第 11 代顯著下降,從每朵花大約20顆種子下降到大約12顆;而自交和自主自交產生種子的能力在第 11 代顯著增加,自交的花朵從每朵產生一兩顆種子提高到每朵花產生七八顆種子。



這些結果意味著,經過九代食蚜蠅授粉後,油菜的自交能力明顯增加,導致交配系統從異交為主轉變為混合交配系統。


另外,研究團隊也觀察到,這些花朵也產生了形態的變化,包括花瓣寬度變小、生殖器官長度縮短以及雌雄蕊之間距離 (Herkogamy) 縮短等等。


進一步的研究發現了 31 個與這些變化相關的候選基因,這些基因主要參與細胞間信息傳遞、運輸和植物器官發育。透過研究阿拉伯芥中直系同源基因的突變株,證實了其中兩個基因在調節花器官大小方面的作用。第一個基因參與花瓣大小調控,是一種蛋白激酶,可能具有調節功能。第二個基因是阿拉伯芥的 H3K4 特異性甲基轉移酶 SET7/9,控制短雄蕊的長度。


所以,不只是授粉者減少會對植物造成影響,授粉者技術不好也會使得植物想辦法「自謀生計」。畢竟傳宗接代是生物界最重要的事情,無法產生後代就意味著基因無法傳遞,所以無論如何都一定要想辦法突破困境的!


參考文獻:


Kofler, X.V., Grossniklaus, U., Schiestl, F.P. and Frachon, L. (2024), Uncovering genes involved in pollinator-driven mating system shifts and selfing syndrome evolution in Brassica rapa. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.19880


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