Rodzina kwiatem silna
W ramach finansowanego przez UE projektu KinCoop zbadano, czy selekcja naturalna może sprzyjać zachowaniom samolubnym lub kooperatywnym podczas kwitnienia i reprodukcji. „Zbadaliśmy, jak różne środowiska społeczne pod względem zagęszczenia populacji i pokrewieństwa genetycznego mogą oddziaływać na przydzielanie zasobów poprzez dzielenie się zapylaczami oraz jaki będzie to miało wpływ na wzorce kojarzenia i kondycję roślin”, wyjaśnia dr Rubén Torices, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie” i główny badacz projektu. Kondycję roślin odzwierciedla jej zdolność do skutecznej reprodukcji, w tym kwitnienie i produkcja nasion po skutecznym zapyleniu. 30 000 nasion i 700 roślin pod lupą Badacze projektu zaczęli od opracowania nowego modelu we współpracy z Uniwersytetem w St Andrews w Szkocji, żeby pokazać przydzielanie zasobów na reprodukcję w zależności od sąsiadujących roślin. Model przewiduje, że rośliny współpracują ze sobą, gdy są otoczone swoimi krewnymi, a wytwarzanie kwiatów pomaga im konkurować z innymi grupami roślin kwitnących. Żeby przetestować tę hipotezę, w badaniu kontrolowanym pod szkłem, wykorzystując bliskiego krewnego roślin z rodziny kapustowatych (Brassica L.), naukowcy z projektu KinCoop wzięli pod lupę blisko 30 000 nasion i 700 roślin. Badacze ustalili, w jakim stopniu rośliny inwestują w kwiaty, żeby przyciągnąć zapylaczy – w tym zadaniu pomogły im rośliny z rodzaju Moricandia moricandioides, które mają wyjątkowo atrakcyjne i zwracające uwagę fioletowe kwiaty. Zebrali też duże ilości danych na temat cech, które przyciągają zapylaczy, np. rozmiar płatków, kolor kwiatów i sekrecja nektaru. Wyniki opublikowali w czasopiśmie naukowym Nature Communications(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Wyraź to za pomocą kwiatów Wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu KinCoop po raz pierwszy pokazały, że rośliny rozpoznają krewnych i odpowiednio modyfikują swoje strategie kwitnienia. „Odkryliśmy, że rośliny przeznaczały nieproporcjonalnie więcej zasobów na reklamowanie siebie za pomocą kwiatów, gdy rosły razem z krewnymi, niż gdy rosły z obcymi roślinami lub same”, mówi dr Torices. W poprzednich badaniach wykazano, że rośliny rozpoznają krewnych, ale badano tylko wzrost korzeni i pędów. W projekcie KinCoop postanowiono skupić się na reprodukcji zamiast na wzroście wegetatywnym, dzięki czemu udało się wykazać, że kontekst społeczny roślin może mieć szerokie konsekwencje dla fenotypów dotyczących reprodukcji roślin. Na kondycję roślin mogą zatem znacznie wpływać interakcje społeczne pomiędzy roślinami tego samego gatunku. Wyzwania związane z pracą nad ekologią roślin „Największym wyzwaniem, z jakim przyszło nam się zmierzyć, była utrata dużego eksperymentu na wolnym powietrzu wiosną: uprawę zaatakowała plaga koników polnych, które zjadły prawie wszystkie rośliny badawcze i to zaraz przed tym, jak miały zacząć kwitnąć”, wyjaśnia dr Torices. Ze względu na porę roku, w której to się wydarzyło, zespół będzie musiał powtórzyć eksperyment, żeby móc sformułować ostateczne wyniki. „Musimy zmodyfikować założenia eksperymentu, żeby lepiej chronić rośliny przed plagami owadów szkodników”, dodaje dr Torices. To samo w sobie jest nie lada wyzwaniem, ponieważ rośliny trzeba chronić przed szkodnikami, ale jednocześnie pozwolić, by odwiedzały je ich naturalne zapylacze, które też są owadami. Zastosowanie teorii społecznej w inżynierii upraw rolnych Powtórzenie utraconego eksperymentu będzie kluczowe dla ustalenia, czy takie zachowanie roślin można uznać za altruistyczne oraz czy wiąże się z kosztem dla jednostki ale korzyścią dla grupy. „Chcemy się dowiedzieć, czy rośliny współpracują ze sobą przy reprodukcji oraz jakie są główne czynniki ekologiczne, które powodują to zachowanie u roślin”, wyjaśnia dr Torices. Podczas projektu zespół KinCoop zorganizował warsztaty na temat wykorzystywania teorii ewolucji społecznej w programach uprawy roślin, procesach udoskonalania roślin uprawnych oraz zarządzania szkodnikami. W warsztatach wzięli udział badacze uniwersyteccy oraz przedstawiciele centrów agronomicznych i firm z sektora rolniczego. Jak podsumowuje dr Torices: „W przyszłości będziemy kontynuować prace nad rozpowszechnianiem wdrażania teorii ewolucji społecznej do procesów udoskonalania produkcji roślin”.
Słowa kluczowe
KinCoop, kwiat, krewni, reprodukcja, zapylacz, uprawy, ewolucja społeczna, fenotyp
