向日葵看不见的颜色帮助它们吸引蜜蜂并适应干旱

事实证明向日葵不仅仅是一张漂亮的脸：它们花的紫外线颜色不仅吸引了传粉者，还帮助植物调节水分流失。

　　

向日葵密集的黄色花瓣(严格来说是“花序”，或许多花的集合)是一个熟悉的景象，但它隐藏了一些东西，从人类的眼睛:紫外线(UV)靶心图案，人类看不到，但大多数昆虫，包括蜜蜂。

人们早就知道，这些靶心图案通过增加花朵的能见度来提高它们对传粉者的吸引力。现在，UBC大学的研究人员在今天发表在《eLife》杂志上的一篇新论文中发现，在向日葵中产生紫外线模式的分子也参与了帮助植物应对干旱或极端温度等压力的过程，这可能为植物如何适应不同的气候提供了线索。

“出乎意料的是，我们注意到生长在干燥气候下的向日葵的花有更大的紫外线靶心，并发现这些花能够更有效地保持水分。”这表明，这些更大的紫外线靶子有助于植物适应这些干燥的环境，”该研究的第一作者、UBC生物多样性研究中心和植物系的助理研究员马可·托代斯科博士说。

2016年和2019年，托代斯科博士和他的同事在大学里培育了两种近2000株野生向日葵。他们测量了向日葵的紫外线模式，并分析了植物的基因组，发现来自北美不同地区的野生向日葵的紫外线靶心大小非常不同:在一些地方，靶心是一个薄环，而在其他地方，它覆盖了整个花。蜜蜂会更频繁地访问更大的靶心，这支持了之前对其他植物物种的研究。

研究人员发现，一个名为hammyb111的单一基因，是花紫外线模式多样性的主要原因。这种基因控制吸收紫外线的黄酮醇化合物的产生，这种化合物也被认为有助于植物在干旱或极端温度等不同环境胁迫下生存。含有更多这些化合物的较大的花紫外线图案可以帮助减少向日葵在湿度较低的环境中的蒸发量，防止过多的水分流失。作者说，在潮湿、炎热的环境中，较小的紫外线模式反而会促进这种蒸发，保持植物凉爽，避免过热。

“因此，花的紫外线图案似乎至少在适应中发挥了双重作用;除了众所周知的促进授粉的作用外，它们还能调节花的水分流失，”植物系和生物多样性研究中心教授、资深作者罗兰·里泽伯格博士说。“你不一定会期望一种颜色的花能做到这一点，它例证了适应的复杂性和效率——用一个性状解决两个问题。”

向日葵的种植目的多种多样，包括葵花籽油的生产，到2020年，葵花籽油是一个价值约200亿美元的产业。托代斯科博士说，这项研究可以帮助人们了解如何吸引传粉者，从而有可能提高作物产量。“这项工作也帮助我们了解向日葵和其他可能的植物如何更好地适应不同的地区或温度，这在变暖的气候中可能是重要的。”

研究人员还想更好地了解HaMYB111如何调节紫外线靶心的大小，并更详细地研究这些模式如何影响植物生理，以及研究黄酮醇化合物如何确切地影响水分流失。

Journal Reference:

1. Marco Todesco, Natalia Bercovich, Amy Kim, Ivana Imerovski, Gregory L Owens, Óscar Dorado Ruiz, Srinidhi V Holalu, Lufiani L Madilao, Mojtaba Jahani, Jean-Sébastien Légaré, Benjamin K Blackman, Loren H Rieseberg. Genetic basis and dual adaptive role of floral pigmentation in sunflowers. eLife, 2022; 11 DOI: 10.7554/eLife.72072