气味和花蜜如何影响授粉和草食动物

一种因其幼虫无法满足而长存的昆虫：Manduca sexta（曼杜卡（Manduca）：t “ chewer”）。雌性曼杜卡六sex蛾在给烟草花授粉后，将卵产在烟草植物的叶子上。假定的互惠主义者然后变成了对抗者，因为饥饿的毛毛虫从这些卵中孵出。

马克斯·普朗克化学生态研究所的科学家们揭示了花朵如何利用气味和花蜜来操纵传粉媒介和食草动物。

一些授粉者不仅为开花植物提供施肥服务，还在参观花朵后将卵产在植物的叶子上。这些卵孵化出的贪食的毛毛虫及其巨大的食欲很容易杀死植物。因此，当植物为传粉媒介做广告时，它们经常还会吸引食草动物。来自德国耶拿马克斯·普朗克化学生态研究所的科学家在田间试验中证明，土狼烟草Nicotiana detecta的花朵能够解决这一难题。研究人员表明，当花朵产生气味和花蜜并被三个不同的传粉者访问时，它们的异交增加，这对于植物之间的基因流动非常重要。而且，这两种花性状都通过鹰蛾曼杜卡六性生殖影响产卵，在决定雌性鹰蛾产卵的过程中，花蜜的量甚至比花香更具有影响力。因此，野生烟草种群（包括其花朵根本不产生任何花蜜的植物）中的气味生物合成和花蜜分泌的自然变化，可以确保在草食动物禁bay的情况下优化繁殖成功。科学家们首次审查了这两个花性状，即花香和花蜜，以及它们同时对花粉载体和草食动物的影响。

开花植物散发出气味，以吸引传粉者。授粉者因其生殖帮助而获得甜蜜的花蜜奖励。但是，这种交互并不总是仅基于“一只手洗另一只手”的原理。之后，一些雌蛾将花授粉，并将卵产在同一株植物的叶子上。贪食的幼虫从这些卵中孵化并威胁到植物的生存。“互惠主义者变成对抗者”的一个例子是烟草香worm Manduca sexta，一种飞蛾，它访问北美洲和中美洲的一种野生烟草品种Nicotiana luta的花。然而，它的幼虫会造成破坏性的进食损害。

正如伊恩·T·鲍德温（Ian T. Baldwin）领导的科学家所发现的那样，天然烟草种群中花香和花蜜的浓度和含量各不相同。甚至有一些根本不分泌任何花蜜的植物。这些植物首先吸引了来访者，但却欺骗了来访者，但否认了授粉服务的奖励。为了消除花香和花蜜的影响并同时研究这两个性状，科学家使用了经过基因改造的植物，不会产生苄丙酮（花香的主要成分）或花蜜。第三类植物既不能合成苄丙酮也不能合成花蜜。这些植物通过使用基于RNA干扰的转化技术（RNAi）进行了修饰。首次同时同时研究了两个花性状。

研究人员研究了三种花粉传粉者对这些花型性状的授粉后异交率的影响：烟草鹰蛾天蛾，烟草蜂蛾Hyles lineata和蜂鸟亚历山大草。当花粉和植物的遗传信息从一种植物转移到另一种植物时，可以达到很高的异种率。这增加了植物种群的遗传稳定性。

花蜜是使授粉者从花飞到花的甜蜜奖励，而花香是吸引该奖励存在的诱剂。对实验数据的评估表明，与缺乏这些特性的植物相比，气味和花蜜均能确保传粉者更常访花。有趣的是，三位经过授粉的传粉者对花粉转移服务的气味和花蜜有不同的影响。另一方面，气味和花蜜直接影响雌性满天蛾的产卵。花蜜的含量超过气味会影响雌蛾产卵的决定，因此在产生大量花蜜的植物上发现了更多的曼杜卡卵。

科学家感到惊讶的是，花蜜的分泌对雌性曼杜卡六性蛾的产卵行为的影响比对花香的影响大。他们假设鹰蛾使用花蜜作为评估植物大小或健康性状的指标，从而使后代有更好的生存机会。“另一方面，有些植物是作弊者，只伪装着奖赏的存在。他们得益于生产花蜜的邻居和被授粉的授粉者，从而大大减少了草食性。

花面临许多挑战。它们必须提供异型杂交和繁殖成功，并依赖于不同的授粉物种，所有这些授粉物种都具有不同的偏好和行为。同时，花朵还必须确保飞蛾不会在植物的叶子上产太多卵。食草动物和传粉媒介都促进了花卉性状的进化。因此，研究这些特性（气味和花蜜，就好像它们仅能介导授粉服务一样）没有意义。”分子生态学系主任Ian T. Baldwin总结道。他的实验室为土狼烟草尼古拉烟草开发了一个全面的分子工具箱。

这些花卉特性，气味生物合成和花蜜产生的结合需要一定的微调，以使植物的适应性最大化。与通常在巢附近发现的蜂鸟相比，大型飞蛾（例如Manduca sexta）可能能够将花粉转移到更远的距离。由于野生烟草种群通常在自然界中是孤​​立的，因此花粉在更大距离上的转移对于确保这些种群之间的异交很重要。

出版物：丹尼·凯斯勒（Danny Kessler）等人，“气味和花蜜如何影响花卉拮抗剂和互惠主义者”，《电子生活》，2015年； doi：10.7554 / eLife.07641