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植物驯化过程中是否会发生意想不到的变化?

这项引人入胜的研究带我们踏上南瓜植物进化史的旅程,以了解驯化如何改变这些植物的特征及其与传粉媒介的关系。

今天,为了养活自己,我们只需要去最近的超市,选择我们喜欢的水果和蔬菜。 但你有没有想过,对于我们的祖先来说,寻找食物是多么困难? 嗯,这个过程对我们来说几乎是无意识的,但对他们来说在很长一段时间内代价高昂,他们不仅需要积极狩猎和寻找植物,还需要识别什么是真正可以食用的。 

为了使这个过程变得更容易,人们开始选择最有趣的植物并种植它们供我们消费,从而产生了农业。 后来,他们开始选择植物物种感兴趣的特征,例如果实风味、大小和营养成分,这一过程被称为 驯化。 这个过程已经伴随现代人类很长时间了,对于增加和改善粮食产量非常重要。 然而,改变植物的某些性状也可能对其他性状产生意想不到的后果。 人类选择可能会导致花朵大小等因素的间接变化,从而改变资源收集过程中传粉媒介的选择。 这些变化是否会导致植物与传粉媒介相互作用发生重大变化,从而导致生态系统发生变化? 

这个问题引起了一组研究人员的兴趣,他们调查了花形态特征、奖励的数量和质量(花蜜和花粉)以及与驯化和野生南瓜植物(属 南瓜)在墨西哥的热带森林中——该群体的起源中心。 该研究最近发表在 美国植物学杂志, 带我们踏上这组植物的进化史之旅,了解人类如何改变这些植物的特征以及它们与其他生物的关系。

南瓜在世界各地的不同地区和文化中广为人知和消费。 喜欢烹饪的读者会知道,我们可以使用这种植物的很大一部分来食用,包括种子、水果和花朵,这些都可以产生美味的食谱。 鲜为人知的是,这种植物也受到该属蜜蜂的喜爱 尤塞拉 大约一千万年来,它与南瓜植物的野生谱系建立了高度专业化的关系。 这些蜜蜂的物候和觅食与花期同步, 花期 南瓜花开的时节。 这是通过进化适应而发生的,其中可能包括对视觉、嗅觉刺激和环境温度变化的反应。 这种关系非常密切,是下一代蜜蜂的基础。 这是一个令人难以置信的协会,不是吗? 此外,这些蜜蜂确保了蜜蜂的繁殖成功 南瓜,被认为是这种植物的有效传粉者,这意味着每个人都在这种关系中获胜!

一只沾满花粉的蜜蜂进入一朵南瓜花。Eucera (Peponapis) sp。 变成南瓜花。 拍摄者 莱奥波尔多·巴斯克斯。 照片经善意许可转载。

然而,一万年前发生的事情改变了这种特殊的相互作用 南瓜 及其传粉媒介:导致南瓜物种驯化的第一次人工选择。 这个过程导致了一些预期的变化,例如相关水果和种子的大小增加。 尽管如此,多年来,这种选择过程是否也能间接改变栽培南瓜植物的花性状和蜜蜂采集资源的适当性? 此外,栽培植物和野生植物之间的这些差异是否会影响这些植物与其传粉媒介的相互作用?

这些问题的答案似乎很明确:是的,他们可以! 作者为此提供了证据,表明这两个栽培品种 南瓜 与野生物种相比,它们彼此之间具有更多的花形态特征,这表明这些特征在整个驯化过程中存在差异。 此外,与野生植物相比,这种植物的驯化导致花朵更大,花粉数量和蛋白质含量更高,并且随着时间的推移花蜜积累也增加 南瓜 植物。 所有这些特征通常都与授粉媒介的更大吸引力有关,尽管具有相似的花卉访客群落,但栽培植物确实对蜜蜂更具吸引力,包括该属的专家 尤塞拉。 因此,考虑保护野生动物非常重要。 南瓜 植物及其专门关联 尤塞拉 蜜蜂。 为此,必须将这种植物的祖先种群维持在其起源中心,保持它们与这些传粉媒介的相互作用。

传粉者和植物之间的线路混乱。 然而,有些线条(例如 Peponapis 蜜蜂和植物之间的线条)明显更粗。野生 (CAS) 和栽培 (CAA 和 CM) 植物之间的相互作用网络 南瓜 物种及其传粉媒介。 可以观察到专业蜜蜂 Eucera 的相互作用和链接的更大强度(线宽)(菠萝蜜。 与栽培植物。 图来自 格拉瑟等人。 (2023). 

这项研究提供了一个有趣的例子,说明驯化除了选择感兴趣的特征之外,还可以导致花卉性状发生意想不到的变化。 这些变化可能会导致更有吸引力的花朵被更多数量的传粉媒介更频繁地访问,从而提高栽培植物的繁殖成功率。 总而言之,这些结果表明,我们正在根据我们的决定不断改变生态系统和流程,即使是无意的。

阅读文章 
Glasser, SK、Santiago-Hernández, MHD、Delgado-Carrillo, O.、Espino, LAV、Pérez, AC、González-Rodríguez, A.、Lira-Saade, R 和 Quesada, M. (2023)。 “植物驯化对植物与传粉者相互作用的影响:野生和栽培南瓜植物的花卉属性和花卉访客群落”。 美国植物学杂志。 110(5):e16170。 可以在: https://doi.org/10.1002/ajb2.16170

英格丽德·N·戈麦斯

一位年轻女士在海滨微笑。

英格丽 (她/她)是巴西博士。 米纳斯吉拉斯联邦大学(巴西)生态、保护和野生动物管理项目的学生。 她对授粉生物学相关的研究感兴趣,重点是蜜蜂和植物之间的相互作用、城市生态学、保护和科学传播。

Traducción al español por Carlos A. Ordóñez-Parra.
Traduction française par Ingrid. N. Gomes.
Tradução ao português de Ingrid. N. Gomes.

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所属分类:花卉
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