Микробы, растущие на цветах, отрицательно сказываются на их урожайности. Вот почему растения быстро сбрасывают свои цветы, показывает новое исследование, включающее как полевые эксперименты, так и анализ растительного микробиома. Выводы, сделанные совместной группой исследователей из Центра исследований в области экологии и лесного хозяйства (CREAF, Испания) и Киотского университета (Япония), опубликованы в научном журнале Metabarcoding and Metagenomics.
С научной точки зрения, цветы — это репродуктивная структура растения. Однако, в отличие от млекопитающих, многолетние растения развивают их каждый сезон и сохраняют их только до тех пор, пока это необходимо.
Хотя несколько более ранних исследований уже изучали различия в продолжительности жизни цветков у разных видов, они в основном касались компромисса между растениями, затрачивающими энергию на производство и поддержание своих цветов, и выгодой, которую они получат от сохранения своих репродуктивных органов.
Однако до настоящего исследования команда нашла другой взгляд на это явление: почему растения вкладывали свою энергию — даже если «цена» была минимальной — для производства хрупких цветов, которые увядали бы в течение нескольких дней, а не инвестировать немного больше, чтобы произвести гораздо более долговечные, тем самым увеличивая их репродуктивный успех?
«Интересно, что продолжительность жизни цветов отрицательно коррелирует с температурой: чем жарче среда, в которой они цветут, тем короче период их хранения в растении. Это явление известно давно», — комментирует Сёко Сакаи, автор настоящего исследования.
«Затем в какой-то момент я выдвинул гипотезу о том, что антагонистические микробы, такие как бактерии и грибы, растущие на цветах после раскрытия цветочной почки, должны быть движущей силой, сокращающей продолжительность жизни цветка. Я сомневался, что это совпадение. что микробы растут быстрее при более высоких температурах».
Цветы обеспечивают различные среды обитания для микробов. Они привлекают опылителей, выделяя нектар, богатый сахарами и часто содержащий другие питательные вещества, такие как аминокислоты и липиды. Рыльце представляет собой ложе для прорастания пыльцевых зерен, соединенное с камерой роста пыльцевых трубок. Он поддерживает влажность и питательные вещества, необходимые для роста пыльцевых трубок. Неудивительно, что обилие микробов со временем увеличивается на отдельных цветках после их раскрытия.
Прежде чем делать поспешные выводы, ученые решили провести полевые эксперименты, чтобы увидеть, какие микробные сообщества появятся на цветах, если их продолжительность жизни будет продлена.
Для этого они взяли микробы из старых цветков дикого имбиря (Alpinia japonica) — вида, произрастающего в Японии и цветущего в начале лета, когда жаркая и влажная погода в стране идеально подходит для роста микробов. Затем они перенесли микробы на другие растения дикого имбиря, цветы которых только что раскрылись.
В соответствии со своей первоначальной гипотезой исследовательская группа отметила, что растение давало значительно меньше плодов, однако на цветах или плодах не было видимых симптомов, указывающих на заболевание. Однако анализ микробиомов растений выявил наличие нескольких групп бактерий, численность которых со временем увеличивалась. Поскольку эти бактерии также можно найти на цветочных бутонах необработанных цветов, бактерии классифицируются как «резидентные» для растения.
«До сих пор характеристики цветков в основном изучались в контексте их взаимодействия с опылителями. Недавние исследования подняли вопрос, не упускаем ли мы из виду роль микробов в изучении характеристик цветков. Например, летучие вещества цветков, которые часто считают в качестве основного аттрактанта опылителя — также может действовать для подавления антагонистических микробов. Воздействие микробов на репродуктивную экологию растений может быть более глубоко укоренено в эволюции покрытосеменных растений, чем мы предполагали», — говорит Сакаи в заключение.
