當植物遇到「肉腳」的授粉者會發生什麼事？

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。

油菜。圖片來自維基百科

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。

圖片來自New Phytologist

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