Um eine interspezifische Hybridisierung zu vermeiden, genügt es, Orchideen anders zu riechen. • Alexander Markov • Wissenschaftsnachrichten zu den "Elementen" • Biologie, Evolution

Um eine interspezifische Hybridisierung zu vermeiden, reichen Orchideen aus, um anders zu riechen.

Drei Arten von Orchideen-Betrüger mit ihren Bestäubern: Ophrys sphegodes und Andrena Nigroaenea, Ophrys exaltata und Collecis cunicularius, Ophrys Garganica und Andrena Carbonaria. Foto von zusätzlichen Materialien zu dem in Diskussion stehenden ArtikelEntwicklung

Blumen Orchideengattung Ophrys verkleidet als weibliche Insekten Männer zu gewinnen, die versuchen, mit den Blumen zu paaren und sie bestäuben. Die Schlüsselrolle bei der Anziehung von Bestäubern spielt der Duft von Orchideen, der die Sexualpheromone der Weibchen der einen oder anderen Art von Insekten nachahmt. Eine Studie von drei sympatric Arten von Orchideen (im gleichen Gebiet wachsend) fand heraus, dass ein anderer Duft ihre einzigen ist – und es ist sehr effektiv – isolierende Barriere. Mit künstlicher Bestäubung von Blüten mit Pollen einer anderen Art stellt sie die gleiche Anzahl von lebensfähigen Samen wie für intraspezifische Kreuze. In der Natur sind jedoch Arthybriden fast nie wegen der hohen Selektivität des Bestäuber auftreten. Während der Beobachtungen keinen einzigen Fall zeigen, wenn die männlichen Bestäuber Pollen aus der Blüte einer anderen Art übertragen würde.

„Item“ hat bereits über die Art der Orchideen gesprochen OphrysWer Männer betrügen Insekten bestäubt, so zu tun Weibchen zu sein (siehe:. Eine ungewöhnliche Hybrid-Orchidee Aroma fördert Speziation, „Elemente“, 11.06.2010).

Jede Art von Orchideen sind in der Regel nur um eine Art von Insekten bestäubt.Dies hilft Orchideen, Kreuz-Spezies-Hybridisierung zu vermeiden. Es stellt sich heraus, dass Orchideen, um sich nicht mit anderen Arten von Orchideen zu vermischen, die isolierenden Mechanismen ausnutzen, die von Insekten entwickelt wurden, um Kreuzungen mit anderen Arten von Insekten zu verhindern. Männchen von bestäubenden Insekten finden Weibchen durch die Kombination von Kohlenwasserstoffpheromonen, die für diese Art charakteristisch sind. Das Aroma von Orchideen ahmt diese Kombinationen nach, was die Selektivität von Bestäubern sicherstellt.

Manchmal bestäuben die Männchen einer Insektenart zwei Arten von Orchideen auf einmal, aber dann befestigen diese Orchideen ihre Pollinaria an verschiedenen Teilen des Körpers der Insekten: zum Beispiel eine an den Kopf, die andere an den Bauch. Dadurch gelangt Pollen nur noch auf die Stempel seiner "Arten".

Bis jetzt sind jedoch einige Schlüsselfragen unbeantwortet. Wie effektiv ist der Isolationsmechanismus, der darauf beruht, männliche Insekten mit falschen Pheromonen anzulocken? Wie oft machen männliche Bestäuber einen Fehler, wenn sie auf Blumen einer anderen Art sitzen? Gibt es nahe Arten der Orchideenklasse? Ophrysim gleichen Gebiet wachsen und gleichzeitig blühen, gibt es zusätzliche isolierende Barrieren oder kosten sie ausschließlich "geruchsisolierung"? Viele Arten der Gattung Ophrys Sie unterscheiden sich genetisch und morphologisch leicht voneinander, was auf zwei Arten erklärt werden kann: Entweder sind diese Arten in jüngster Zeit divergiert (divergieren), oder der genetische Austausch zwischen ihnen besteht aufgrund unvollständiger isolierender Mechanismen und häufiger interspezifischer Hybridisierung. Um diese Fragen zu klären, ist es notwendig, die Arbeit der isolierenden Mechanismen in natürlichen Orchideenpopulationen im Detail zu untersuchen.

Genau das versuchten Botaniker aus der Schweiz und Italien, die ihre Forschungsergebnisse in der Zeitschrift veröffentlichten Entwicklung. Die Autoren wählten drei eng verwandte Arten als Objekte (Ophrys sphegodes, O. exaltata, O. garganica), die im Süden Italiens zusammenwachsen und gleichzeitig blühen. Als Bestäuber werden diese Orchideen von getäuschten Männchen von drei Bienenarten verwendet: Andrena Nigroaenea, Collecis cunicularius und A. Carbonaria.

Um die Wirksamkeit des Isolierungsmechanismus basierend auf der Bestäuberselektivität zu bewerten, markierten die Autoren 1686 Orchideen mit verschiedenen Farbstoffen in Pollen. Danach folgten sie den umliegenden Blüten, wenn sie nicht von einer der beschrifteten Pollen befruchtet würden. Insgesamt konnten sich 46 Fälle registrieren lassen: In 15 Blüten wurden beschriftete Pollinarien von Insekten mitgebracht O. sphegodes, 21 Blumen O. exaltata und 10 Blumen O. garganica (Die Bestäubungsleistung dieser Pflanzen ist im Allgemeinen ziemlich niedrig: Im Durchschnitt werden nur 10,8% der Blüten der ersten Art bestäubt, 18,8% der zweiten und 3,2% der dritten). Alle 46 bestätigten Bestäubungsakte waren intraspezifisch: Bestäuber machten nie einen Fehler, indem sie Pollinaria in eine Blume einer anderen Art brachten. Dies zeigt eine sehr hohe Effizienz dieses Isoliermechanismus an.

Um herauszufinden, ob bei den untersuchten Orchideen noch andere isolierende Mechanismen existieren, führten die Autoren eine Reihe von Experimenten zur künstlichen Bestäubung durch. Es stellte sich heraus, dass wenn man Blumen manuell mit Pollen von einer der drei Arten bestäubt, dies immer zur Bildung von normalen Früchten mit lebensfähigen Samen führt und die Anzahl der Samen nicht davon abhängt, ob die Kreuzung intraspezifisch oder interspezifisch war. Wenn Fremdpollen also immer noch in die Blüte einer Orchidee gelangen, stört nichts bereits die Bildung von Hybridsamen.

Die genetische Analyse von 146 Pflanzen zeigte das Vorhandensein von kleinen, aber durchaus deutlichen genetischen Unterschieden zwischen den drei Arten. Nur zwei Hybride der ersten Generation wurden gefunden (zwischen O. sphegodes und O. exaltata). Dies zeigt eine geringe Hybridisierungsfrequenz an.

Die chemische Zusammensetzung von Gerüchen von drei Arten von Orchideen wurde mittels Gaschromatographie analysiert. Die zuvor erhaltenen Ergebnisse wurden bestätigt, nach denen sich diese Gerüche im Verhältnis verschiedener Alkene deutlich voneinander unterscheiden (es sind diese Substanzen, die männliche Bestäuber irreführen).

Im Gegensatz zu den in der Anmerkung "Ungewöhnlicher Duft von Hybridorchideen fördert Artbildung" ("Elemente", 11.06.2010) erwähnten Arten sind alle drei in dieser Arbeit untersuchten Arten diploid, daher Unterschiede in der Ploidie (Anzahl der Chromosomensätze) nicht stören die Hybridisierung. Es stimmt, die Autoren haben die Fruchtbarkeit der Hybriden der ersten Generation nicht direkt verifiziert.

Daher kann ein Isolationsmechanismus, der auf einem selektiven Eingriff der Männchen einer bestimmten Insektenspezies basiert, äußerst effektiv sein. Darüber hinaus ist es in den drei untersuchten Arten tatsächlich das einzige Mittel, mit dem sie drei getrennte Arten bleiben, anstatt zu einer einzigen zu verschmelzen.

Es ist bekannt, dass bei sehr kleinen genetischen Veränderungen (Einzelmutationen) eine radikale Veränderung der chemischen Zusammensetzung des Geruchs auftreten kann, die bei Orchideen zu einer Veränderung des Bestäubers führen kann.Offensichtlich kann die Konsequenz solcher Mutationen die schnelle Bildung einer reproduktiven Isolation zwischen mutanten Individuen und der angestammten Population sein – tatsächlich sind keine zusätzlichen isolierenden Mechanismen dafür erforderlich. Vielleicht ist dies einer der Gründe für die enorme Artenvielfalt der Orchideen.

Quelle: Shuqing Xu, Philipp M. Schlüter, Giovanni Scopece, Hendrik Breitkopf, Karin Gross, Salvatore Cozzolino, Florian P. Schiest. Florale Sexualität trügerische Orchideen // Entwicklung. Voraus Online-Veröffentlichung 9. Juni 2011.

Siehe auch:
Das ungewöhnliche Aroma von Hybridorchideen trägt zur Artbildung bei, "Elements", 06.11.2010.

Alexander Markow


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