耶德拉·加西亚 (Yedra García) 和新不伦瑞克大学的同事发现 干旱条件可以推动花朵大小和花蜜产量的快速演变 在常见的牵牛花植物中。 研究结果发表于 AoB PLANTS，表明气候变化造成的水压力可能比传粉媒介数量下降更快地改变植物与传粉媒介相互作用的演变。
水分胁迫重塑牵牛花的花朵和选择
研究人员进行了在不同浇水条件下种植普通牵牛花植物的实验，以测试干旱胁迫的影响。 这些植物是在新不伦瑞克大学室外自然降雨和授粉下种植的。 为了施加干旱，一些植物的浇水频率大大低于正常水平——每周一次而不是每隔一天一次。
实验表明，干旱胁迫会导致介导植物与传粉媒介相互作用的花性状发生变化。 喇叭花 干旱条件下的植物 与浇水良好的植物相比，其花朵的直径平均小 23%。 干旱还导致每朵花产生的花蜜量减少 53%。 花蜜量 是吸引传粉者的重要奖励。 干旱胁迫下花朵大小和花蜜的显着减少表明水分亏缺对开花表型产生巨大影响。
干旱不仅影响花卉性状，还改变了自然选择的模式 花的大小 和花蜜量。 研究人员通过将植物性状与种子产量联系起来作为适应度的衡量标准来估计选择。 在干旱条件下，他们发现选择有利于较大的牵牛花花朵，尽管缺水已经减小了花朵的大小。 这一结果表明，当水有限时，产生更大的花朵对于植物繁殖是有益的和适应性的。 对于花蜜量而言，干旱条件下的选择有利于花蜜较少的花朵，这可能是因为花蜜生产的水成本。
相比之下，实验表明，授粉媒介的减少对花性状及其进化的影响相对较弱。 尽管限制授粉媒介减少了 植物种子 产量略有增加，与开放授粉植物相比，它没有改变花朵大小或花蜜量。 有传粉媒介和没有传粉媒介的花性状选择模式相似。 这些结果表明干旱等非生物因素可能会推动更快的进化变化 植物传粉者相互作用 比授粉媒介数量的下降还要多。
研究干旱、传粉媒介和花卉进化
研究人员进行这些实验是为了了解如何 气候变化影响 植物与传粉媒介相互作用的演变。 干旱和传粉媒介减少等因素正在改变全世界的环境。 研究人员想要测试这些变化如何影响介导植物和传粉者之间相互作用的花性状的进化。
该团队在加拿大新不伦瑞克大学使用商业种子进行了户外实验 紫菜，常见的牵牛花。 用商业种子种植牵牛花植物为研究花朵之间的变异提供了遗传多样性。
测量不同处理下的花性状和适应性，量化了干旱和传粉媒介减少对花卉选择的影响。 使用受控实验装置可以进行直接比较，揭示与授粉减少相比，干旱胁迫对进化的影响更强。
实验方法揭示干旱对进化的影响
研究人员使用了几种实验技术来梳理干旱和传粉媒介减少对牵牛花进化的影响。 干旱压力 与正常条件相比，通过减少浇水频率来实施。 花蕾用细网袋覆盖以排除传粉者。
该团队精确测量了 400 多株牵牛花的花朵大小、花蜜量和花瓣颜色等花朵特征。 他们将这些相关 性状测量 以种子产量作为适应性的估计。 量化花瓣颜色的光谱反射率有助于分析花朵颜色的选择。
这种严格的实验方法提供了直接证据，表明与传粉媒介数量下降相比，干旱会导致对植物与传粉媒介相互作用至关重要的花性状发生更强烈、更快速的进化变化。 结果强调了非生物因素（例如水的可用性）可能对开花植物及其传粉者产生的重大进化影响 面对气候变化。 加西亚和同事得出结论：
我们的研究表明，干旱可能会影响花卉信号和花蜜奖励的演变，这可能会进一步影响传粉媒介的访问模式。 虽然我们的结果表明干旱可能导致植物授粉系统的进化变化比传粉媒介的减少更快，但仍需要对花粉限制和/或自交不亲和物种进行进一步的实验工作。 我们的研究强化了使用实验方法来揭示不同选择剂对多种花性状的相对作用。 由于气候变化包括生物和非生物因素，这些因素可能对花性状的选择产生交互影响，我们呼吁未来的研究在析因交叉实验中考虑多种选择因素。
加西亚 等。 2023
阅读文章
García, Y.、Dow, BS 和 Parachnowitsch, AL (2023)“水分亏缺改变了牵牛花对花信号和花蜜奖励的选择模式。“ AoB PLANTS, 15(5), p. 小伙子061。 可在： https://doi.org/10.1093/aobpla/plad061.
封面： 紫菜. 图片： Canva.
