研究称驯化改变南瓜花香成分,影响南瓜蜂对化学信号的感知

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花朵通过释放香味化学物质吸引传粉者,但作物驯化可能改变花香组成,并进而影响植物与传粉者的互动方式。近日,《化学生态学杂志》刊发的一项研究显示,在多种南瓜物种中,驯化品种花朵的香味化学成分与野生植物存在差异;其专属传粉者南瓜蜂能够检测到与其共同进化的野生植物中出现的不同花香挥发性有机化合物(VOCs),对驯化植物中的化合物感知也不相同。

该研究由宾夕法尼亚州立大学农业科学学院团队牵头。论文高级作者、该校Lorenzo L. Langstroth早期职业教授Margarita López-Uribe表示,这些结果为理解农田、花园等农业生态系统中植物与传粉者之间的相互作用提供了新的线索。

López-Uribe指出,除南瓜外,蓝莓、西红柿和向日葵等作物也会被专门传粉者访问。她表示,拓展对传粉者在访问这些作物时所依赖化学信号的认识,可能有助于通过改善授粉来制定更好的育种策略,从而提高作物产量。

研究团队在论文中提到,地球约40%的陆地被过去一万年间驯化的作物植物所占据。随着人类培育作物以提升其吸引力,作物在外观、气味和口感等方面往往与野生祖先不同。花朵会产生复杂的挥发性有机化合物混合物,使传粉者和其他觅食昆虫能够通过嗅觉在更大范围内定位花朵,因此驯化过程中VOCs的变化可能改变传粉者对植物的感知与互动。

围绕“驯化是否改变南瓜花香信号并影响南瓜蜂行为”,研究人员对多种野生与驯化南瓜的VOCs进行表征与鉴定,并开展多项实验。首先,团队将南瓜蜂触角暴露于野生与驯化花朵的VOCs中,观察哪些化合物会引发触角反应,以判断蜜蜂能够检测到的成分。随后,研究人员追踪不同南瓜花吸引蜜蜂访问的情况,并使用装有纯净VOCs的诱捕器,观察蜜蜂更倾向访问哪些化合物。

研究结果显示,驯化通常伴随花朵VOCs总量下降,但1,4-二甲氧基苯是一个例外。研究人员发现,该化合物在单独存在时能够吸引蜜蜂。López-Uribe称,1,4-二甲氧基苯是仅在高度驯化的弯颈南瓜和橡果南瓜中持续存在的唯一化合物,提示其可能对驯化植物具有重要意义。

此外,研究团队还识别出另外两种与蜜蜂接近和采蜜行为增加呈正相关的化合物,以及两种倾向于抑制蜜蜂上述行为的化合物。

研究人员表示,总体来看,驯化可能通过改变花香化学信号,影响专门蜜蜂用于定位花朵的线索,并产生其他可能吸引更多传粉者的化合物。下一步工作可能是在其他地点与不同南瓜蜂种群中重复相关实验,以检验这些反应是否一致。López-Uribe提到,潜在研究地点包括蜜蜂祖先分布区(蜜蜂与驯化和野生植物均有互动)以及扩展分布区的其他地区,例如宾夕法尼亚州(蜜蜂仅与驯化植物互动)。


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