Die unsichtbaren Farben der Blumen können helfen, die Bestäubung und das Überleben zu sichern

Sie können es nicht sehen, aber verschiedene Substanzen in den Blütenblättern von Blumen schaffen ein „Volltreffer“ für bestäubende Insekten, so ein Wissenschaftler der Clemson University, dessen Forschung Aufschluss über chemische Veränderungen in Blumen gibt, die ihnen helfen, auf Umweltveränderungen zu reagieren, einschließlich Klimawandel, der ihr Überleben gefährden könnte.

Matthew H. Koski, Assistenzprofessor für Biowissenschaften am Clemson College of Science, leitete ein Forschungsteam, das die leuchtend gelben Blüten der argentinischen Anserina – ein Mitglied der allgemein als Silberkraut bekannten Rosenfamilie – untersuchte, um zu erfahren, wie Pigmente in der Blütenblätter, die nur im ultravioletten Spektrum sichtbar sind, spielen eine wesentliche Rolle bei der Plastizität der Pflanze; das heißt, seine Fähigkeit, schnell auf eine sich ändernde Umgebung zu reagieren. Dem Team gehörten auch die Clemson-Forscher Lindsay M. Finnell, Elizabeth Leonard und Nishanth Tharayil an.

Das Tagebuch Evolution präsentierte die Ergebnisse auf dem Cover seiner März-Ausgabe.

Die Forscher untersuchten Silberkraut, das in verschiedenen Höhenlagen im Südwesten Colorados wächst, um die Rolle der verschiedenen UV-absorbierenden Chemikalien in den Blütenblättern der Pflanzen besser zu verstehen und wie diese Chemikalien wirken, um die Bestäubung und damit die Fortpflanzung zu unterstützen.

Koski erklärte, dass, obwohl Menschen die UV-Muster auf den Blütenblättern der Blume nicht sehen können, viele ihrer Bestäuber dies können.

„Mich hat schon immer fasziniert, wie [color variation of flowers] entsteht und wie sie sich entwickelt und welche Faktoren die Entwicklung der Farbvariation antreiben“, sagte Koski, „also begann ich, darüber nachzudenken, wie wir Farbe wahrnehmen, im Vergleich dazu, wie Organismen, die häufiger mit Blumen interagieren, Farbe wahrnehmen.“

„Insekten – Bestäuber zum Beispiel – sehen im ultravioletten Spektrum“, fuhr er fort. „Blüten, die ultraviolette Wellenlängen reflektieren oder absorbieren, geben (den Bestäubern) die Wahrnehmung verschiedener Farben, die wir nicht sehen können. Ich war fasziniert davon, herauszufinden, was diese UV-Signale funktionell in Bezug auf die Bestäubung tun könnten. Als ich dachte Was die interessierende Eigenschaft der UV-Absorption betrifft, so handelt es sich um Biochemie. Es ist eine biochemische Eigenschaft, die zu unterschiedlichen Wahrnehmungen von UV-Absorption und -Reflexion führt.

Koski sagte, dass eine Vielzahl von Pflanzen Konzentrationen von UV-absorbierenden Chemikalien an der Basis der Blütenblätter der Blume aufweisen, während die Spitzen der Blütenblätter mehr UV-reflektierende Chemikalien enthalten. Er sagte, dies erzeuge einen allgemeinen „Bulls-Eye“-Effekt, der Insekten bei ihrer Suche nach Pollen leitet.

Das Team wollte mehr darüber herausfinden, wie sich die Pflanzen anpassen, um in verschiedenen Umgebungen zu gedeihen – in diesem Fall einem Höhenunterschied von 1.000 Metern. Sie fanden heraus, dass sich Blumen in verschiedenen Höhen an ihre Umgebung anpassen, indem sie unterschiedliche Mengen an UV-blockierenden oder UV-absorbierenden Chemikalien produzieren.

„In höheren Lagen gibt es immer mehr UV-absorbierende Verbindungen oder einen größeren räumlichen Bereich der UV-Absorption auf den Blütenblättern im Vergleich zu den Populationen in niedrigen Höhen“, sagte Koski.

Die Forscher sagten, dies demonstriere die Plastizität der Pflanze, die Koski definierte als wie unterschiedliche Merkmale in denselben Organismen unter verschiedenen Umweltbedingungen entstehen. Dies ist ein entscheidender Schritt, um zu verstehen, wie sich Organismen anpassen, um Veränderungen zu überleben.

„Was an Plastizität wichtig ist, wenn wir an Klimawandel und globale Veränderungen denken, ist Plastizität ein Mechanismus, durch den natürliche Populationen sehr schnell auf Klimaveränderungen reagieren und unter diesen Klimazonen bestehen können“, sagte er. „Es wird angenommen, dass der Evolutionsprozess, bei dem Sie im Laufe der Zeit Änderungen im genetischen Code erhalten, langsamer abläuft, als nur plastisch auf Umweltveränderungen zu reagieren.“

Koski sagte, dass eine von der Forschung aufgeworfene Frage sei, ob plastische Reaktionen auf Umweltsituationen anpassungsfähig seien. Bieten sie einem Organismus einen Vorteil oder verändern sie die Entwicklung eines Merkmals aufgrund der Umwelt, ohne die Fitness der Pflanze zu beeinträchtigen?

„Eine Sache, die diese Studie herausfand, war, dass die plastische Veränderung der UV-Pigmentierung der Pflanze zugute kam, insbesondere den Pflanzen in großen Höhen, da eine Zunahme der UV-Absorption auf den Blütenblättern zu einer erhöhten Lebensfähigkeit der Pollen führte“, erklärte er.

Koski fuhr fort, dass die Forschung Wissenschaftlern helfen wird, besser zu verstehen, wie Organismen auf Umweltveränderungen reagieren, und sogar vorherzusagen, ob oder wie gut einige Organismen in der Lage sein würden, schnelle Umweltveränderungen, beispielsweise durch den globalen Klimawandel, zu überleben. Die Forschung könnte auch für die Landwirtschaft wichtig sein, sagte er, da einige der gleichen UV-empfindlichen Pigmente, die in Silverweed wirken, auch in kommerziellen Pflanzen wie Senf und Sonnenblumen vorhanden sind.

„Es ist interessant darüber nachzudenken, ob abiotische Faktoren wie UV-Strahlung oder Temperatur den Ausdruck dieser Merkmale verändern, wie sich das darauf auswirken wird, wie Bestäuber die Blüten sehen, und wie sich das beispielsweise auf Dinge wie Ertrag und Samenproduktion bei Nutzpflanzen auswirken wird “, sagte Kosky.

Die Forschung des Teams könnte sogar für Hausgärtner wichtig sein, die versuchen, bestimmte Arten von Bestäubern für ihre Pflanzen zu gewinnen.

„Ich denke, eine Sache, an die die Leute denken, ist das Pflanzen einer Vielfalt von Blumen mit unterschiedlichen Farben und Morphologien, um viele verschiedene Arten von Bestäubern anzulocken, wie ein bestäuberfreundlicher Garten“, sagte Koski. „Eine Sache, über die man nachdenken sollte, ist, dass wir oft nicht alle Details darüber wissen, welche Farben von Bestäubern wahrgenommen werden und wie sich das mit den Jahreszeiten ändern könnte. Nur weil die Dinge für uns sehr ähnlich aussehen, können sie tatsächlich sehr ähnlich sein.“ vielfältig für Bestäuber und könnte eine andere Gruppe von Bestäubern anziehen, als wir erwarten.