花花世界的暗黑魔法：植物如何在花瓣上畫出誘蟲神圖

注意過很多植物的花心的顏色不一樣嗎？這樣的圖案被稱為「靶心」（bullseye），被認為是植物用來吸引授粉者，告訴授粉者「花蜜在這裡！」

雖然有些研究已經證實靶心圖案是對授粉者的指示，但是到底靶心圖案是怎麼形成的還不是很清楚。為了解答這個問題，研究團隊透過分析野西瓜苗（Hibiscus trionum）的基因表現模式來找尋與花瓣發育相關的基因。

野西瓜苗。圖片來源：維基百科

研究團隊檢測了在H. trionum的不同發育階段中，特定基因的表現模式，發現HtTCP4.1和其同源基因HtTCP4.2在花瓣的遠端區域（距離花心較遠的地方）表現較高。

為了進一步驗證這些基因的功能，研究團隊將HtTCP4.1進行高度表現，結果花瓣上靶心圖案就明顯變大。當HtTCP4.1基因在Hibiscus trionum中被強烈表現時，花瓣的靶心圖案區域的面積顯著增加，從而使得靶心圖案的比例從野生型（WT）的14.5%增至25%、甚至36%，這意味著該基因對調控花瓣圖案形成非常重要。

這個基因如何影響靶心圖案的形成呢？研究團隊發現，HtTCP4.1基因在Hibiscus trionum的遠端部分表現，並且與細胞分裂和增殖有關。他們發現，HtTCP4.1的表現促進了與生長素合成相關基因（如YUCCA5）的轉錄，這進一步促進了細胞的生長和分裂。

比較大的靶心圖案，是不是真的對授粉者比較有吸引力呢？為了探討這個議題，研究團隊使用了三種不同的Hibiscus植物包括野生種（具有自然的靶心圖案圖案）、高度表現HtTCP4.1基因的轉殖植物（有較大的靶心圖案）、Hibiscus richardsonii（具有較小的靶心圖案）。

他們發現，在一項二元選擇實驗中，30隻蜜蜂中有23隻首先選擇了中等大小的靶心圖案（H. trionum），顯示出對中等大小靶心圖案的顯著偏好。

在隨後的實驗中，當蜜蜂在同時展示五個小型和五個中型靶心圖案上進行選擇時，蜜蜂在前10次選擇中，對中型靶心圖案的選擇次數達到7次，顯示出明顯的偏好。

另外，在學習曲線的實驗中，蜜蜂在最初的10次選擇中，選擇中型靶心圖案的比例為55%，而在80次訪問後，選擇中型靶心圖案的比例提高到82%。這說明了蜜蜂能夠學習並偏好中型靶心圖案。

但是，當研究團隊讓蜜蜂在中型與大型靶心圖案之間做選擇時，蜜蜂並未顯示出對這兩者之間有明顯的偏好。在進行中等大小（H. trionum）和大型（HtTCP4.1 OE）靶心圖案的二元選擇實驗中，無論是考慮首次選擇、前5次選擇還是前10次選擇，研究團隊無法觀察到蜜蜂對這兩種靶心圖案大小之間的統計顯著偏好。另外，在學習曲線的實驗中，蜜蜂在選擇中等和大型靶心圖案時的表現並未顯示出明顯的學習效果，這意味著蜜蜂在這兩種靶心圖案大小之間的辨識和偏好較為困難。

由於中等大小的靶心圖案就是野生種，因此究竟是不是靶心圖案越大越好？或許還需要再探討喔！

參考文獻：

Lucie Riglet, Argyris Zardilis, Alice L. M. Fairnie, May T. Yeo, Henrik Jönsson, Edwige Moyroud. Hibiscus bullseyes reveal mechanisms controlling petal pattern proportions that influence plant-pollinator interactions. Science Advances, 2024; 10 (37) DOI: 10.1126/sciadv.adp5574