花看不见的颜色可以帮助确保授粉和生存

克莱姆森大学的一位科学家说，你看不到它，但花瓣中的不同物质为昆虫授粉创造了“靶心”，他的研究揭示了花朵中的化学变化，这有助于它们对环境变化做出反应，包括气候变化，这可能会威胁到他们的生存。

克莱姆森科学学院生物科学助理教授MatthewH.Koski领导了一个研究小组，研究阿根廷鹅掌(通常被称为银草的玫瑰家族成员)明亮的黄色花朵，以了解色素如何在仅在紫外光谱中可见的花瓣在植物的可塑性中起着不可或缺的作用;也就是说，它能够快速响应不断变化的环境。该团队还包括克莱姆森大学的研究人员LindsayM.Finnell、ElizabethLeonard和NishanthTharayil。

《进化》杂志在其三月版的封面上刊登了这些发现。

研究人员研究了生长在科罗拉多州西南部不同海拔的银草，以更好地了解植物花瓣中各种吸收紫外线的化学物质的作用，以及这些化学物质如何帮助授粉和繁殖。

科斯基解释说，虽然人类看不到花瓣上的紫外线图案，但它的许多传粉者可以。

“我一直对[花朵的颜色变化]是如何产生的以及它是如何演变的以及是什么因素推动了颜色变化的演变而着迷，”科斯基说，“所以我对思考我们如何感知颜色与生物体如何感知颜色产生了兴趣。与花朵更频繁地互动的植物会感知颜色。”

“昆虫——例如传粉者——在紫外线光谱中看到，”他继续说。“因此，反射或吸收紫外线波长的花朵(给传粉者)提供了我们看不到的不同颜色的感知。我一直着迷于揭示这些紫外线信号可能在授粉方面的功能。当我想关于紫外线吸收感兴趣的特征，它是生物化学。它是一种生化特征，导致对紫外线吸收和反射的不同感知。

Koski说，许多植物的花瓣底部都含有大量的紫外线吸收化学物质，而花瓣的尖端则含有更多的紫外线反射化学物质。他说，这会产生一种整体的“靶心”效应，引导昆虫寻找花粉。

该团队希望更多地了解植物如何适应不同环境的生长——在这种情况下，海拔差异为1000米。他们发现，不同海拔的花朵通过产生不同数量的紫外线阻挡或紫外线吸收化学物质来适应环境。

这些照片是同一朵花。左边的那个在可见光下显示它。右图显示了花瓣中仅在紫外光谱中可见的色素。暗区吸收紫外线。光区是紫外线反射的。学分：马修·科斯基

“与低海拔人群相比，在较高海拔地区，花瓣上总是有更多的紫外线吸收化合物或更大的紫外线吸收空间区域，”科斯基说。

研究人员说，这证明了植物的可塑性，科斯基将其定义为在不同环境条件下，同一生物体中如何出现不同的特征。这是了解生物如何适应变化以适应变化的关键步骤。

“关于可塑性，重要的是，当我们考虑气候变化和全球变化时，可塑性是一种机制，自然种群可以通过这种机制对不断变化的气候做出真正迅速的反应并在这些气候下持续存在，”他说。“随着时间的推移，遗传密码发生变化的进化过程被认为比仅仅对环境变化做出塑料反应要慢得多。”

科斯基说，这项研究提出的一个问题是塑料对环境情况的反应是否具有适应性。它们是否为有机体提供了任何优势，或者它们是否会因环境而改状的发展方式而不影响植物的适应性?

“这项研究发现的一件事是，紫外线色素沉着的塑料变化有利于植物，尤其是高海拔植物，因为花瓣上紫外线吸收的增加导致花粉活力增加，”他解释说。

Koski继续说，这项研究将帮助科学家更好地了解生物体如何应对环境变化，甚至预测某些生物体是否或如何能够在快速的环境变化(例如全球气候变化)中生存下来。他说，这项研究对农业也很重要，因为在银草中起作用的一些对紫外线敏感的色素也存在于芥菜和向日葵等经济作物中。

“有趣的是，考虑紫外线或温度等非生物因素是否正在改变这些性状的表达，这将如何影响传粉者看待花朵的方式，以及这将如何影响作物的产量和种子生产等因素。”科斯基说。

该团队的研究甚至对于试图将特定类型的传粉者吸引到他们的植物中的家庭园丁来说可能很重要。

“我认为人们想到的一件事是种植各种颜色和形态各异的花朵，以吸引许多不同类型的传粉者，比如一个对传粉者友好的花园，”科斯基说。“要考虑的一件事是，我们通常不知道传粉者感知到的颜色的所有细节，以及这些颜色如何随季节变化。仅仅因为事物可能看起来与我们非常相似，它们实际上可能非常不同的传粉媒介，可能会吸引比我们预期的不同的传粉媒介。”

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