Когда в его цветках есть нектар, они становятся оранжевыми, а когда нет — розовыми
Японские ботаники описали первое растение, которое способно неоднократно менять окраску цветков. Цветки каузониса японского — родственника виноградной лозы — в мужской фазе развития оранжевые, после чего переходят в бесполую фазу и становятся розовыми. Затем цветки вступают в женскую фазу и вновь приобретают оранжевую окраску. Поскольку каузонисы вырабатывают нектар только на мужской и женской стадии развития, исследователи предполагают, что оранжевый цвет сообщает насекомым-опылителям, когда нужно посещать цветки Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Scientific Reports.
Цветки примерно 450 видов растений меняют цвет с течением времени. Например, венчики недавно распустившихся цветков медуницы (Pulmonaria) имеют розовый оттенок, который постепенно сменяется фиолетовым и синим. Предполагается, что таким образом растения помогают насекомым-опылителям понять, когда их шанс получить на цветке награду — нектар или пыльцу — максимален.
В подавляющем большинстве случаев окраска цветков меняется необратимо. Единственное известное до сих пор исключение из этого правила — десмодиум Desmodium setigerum. Цветки этого растения из семейства бобовых (Fabaceae) после опыления меняют сиреневую расцветку на бирюзовую. Однако цветок, который получил мало пыльцы или не получил ее вовсе, из бирюзового становится пурпурным, частично возвращая себе первоначальный цвет.
Команда ботаников, которую возглавил Хирокадзу Цукая (Hirokazu Tsukaya) из Токийского университета, описала еще более необычный пример обратимого изменения окраски цветков. В центре внимания исследователей оказался каузонис японский (Causonis (Cayratia) japonica) — многолетняя лиана из семейства виноградовых (Vitaceae), широко распространенная в Индии, Восточной и Юго-Восточной Азии и Австралии. В Японии каузонис цветет с июня по август, формируя мелкие цветки диаметром около пяти миллиметров и привлекая более 120 видов насекомых, включая китайских восковых пчел (Apis cerana), которые замечены за переносом пыльцы этого растения.
Распустившийся цветок каузониса сначала проходят мужскую фазу развития, во время которой его диск окрашен в оранжевый цвет. Эта стадия длится всего около двух часов, после чего ее сменяет бесполая, на которой цветок теряет лепестки и тычинки и меняет цвет диска на розовый. Спустя еще несколько часов цветок вступает в женскую фазу развития. Для нее характерен удлиненная стерильная часть пестика — так называемый столбик.
Предполагалось, что цветки каузониса меняют окраску лишь однажды, при переходе от мужской к бесполой стадии развития (причем эти изменения необратимы). Однако один из коллег Хирокадзу Цукая случайно заметил, что некоторые розовые цветки этого растения вновь становятся оранжевыми.
Чтобы разобраться, как именно это происходит, исследователи провели наблюдения за развитием 43 цветков каузониса (19 с семи диплоидных экземпляров и 24 — с восьми триплоидных экземпляров). Авторы отслеживали изменения морфологии и цвета каузонисов невооруженным глазом и фиксировали их раз в 20 минут с помощью фотоаппарата.
Во время мужской фазы диски всех 43 цветков были оранжевыми, а сразу после отмирания лепестков и тычинок приобрели характерную для бесполой фазы розовую окраску. 12 цветков с поврежденными столбиками и рыльцами остановились в развитии на бесполой стадии. Их цвет так и остался розовым вплоть до отмирания. Оставшиеся цветки успешно перешли в женскую фазу, отрастили удлиненные столбики и вновь стали оранжевыми. Когда женская стадия развития завершилась, цветки окрасились в розовый, а перед отмиранием — в бледно-розовый.
Следует отметить, что процессы цветения не были синхронизированы даже на одном растении, так что исследователи регулярно встречали каузонисы с оранжевыми и розовыми цветками.
Анализ показал, что цветки каузониса производят нектар во время мужской и женской фаз развития, а вот между ними и после окончания женской фазы нектар уже не выделяется. Таким образом, в периоды, когда цветок каузониса может производить нектар, он окрашен в оранжевый цвет, а когда нет — в розовый. Вероятно, растение сигнализирует опылителям, когда именно им лучше посетить цветок, чтобы получить награду.
Авторы установили механизм, позволяющий каузонисам менять окраску цветков. Оказалось, что за цвет их дисков отвечают клетки паренхимы, в которых производятся и накапливаются пигменты. Уровень каротиноидных пигментов в цветке во время мужской и женской фаз, когда он окрашен в оранжевые тона, оказался значительно выше, чем во время бесполой фазы и после окончания женской фазы, когда его окраска меняется на розовую. Таким образом, цветки каузонисов меняют цвет за счет изменения концентрации каротиноидов. После окончания мужской фазы эти пигменты деградируют, а с началом женской синтезируются вновь.
Цукай и его соавторы отмечают, что это первый известный пример растения, цветки которого меняют окраску, а затем полностью восстанавливают первоначальный цвет. Это помогает привлекать насекомых именно в тем моменты, когда цветок готов к опылению и вырабатывает нектар. Интересно, что в других регионах цветки каузониса окрашены иначе. Например, у экземпляров из Китае и Индонезии цветочный диск может быть желтым, оранжевым или красным, а у австралийских — светло-зеленым. Меняется ли у них окраска по мере развития и как именно, пока остается неизвестным.
Растениям порой приходится идти на необычные ухищрения, чтобы привлечь опылителей. Подробнее об этом вы можете узнать из нашего теста «Для кого он цветет?»
Она растет на острове Борнео
Ботаники описали первую пальму, у которой цветки и плоды развиваются под землей. Вид, получивший название Pinanga subterranea, широко распространен в тропических лесах на острове Борнео. Местным жителям он известен уже давно, однако ученые обнаружили его лишь несколько лет назад. Кто именно опыляет подземные цветки необычной пальмы, пока остается неясным, однако уже известно, что ее семена распространяют бородатые свиньи. Описание нового вида опубликовано в статье для журнала Palms, а комментарий к нему — в журнале Plants, People, Planet. У примерно 170 видов растений из 33 семейств цветение или плодоношение происходят под землей. Например, цветки арахиса (Arachis hypogaea) располагаются над поверхностью почвы, где могут привлечь опылителей, а после оплодотворения завязи погружаются в грунт за счет роста гинофора и превращаются здесь в плоды. Как правило, под землей развиваются либо цветки, либо плоды растения. Случаи, когда у одного вида оба этих процесса идут в почве, очень редки. До сих пор единственным примером такого полностью подземного репродуктивного цикла считались австралийские орхидеи из рода Rhizanthella. Команда ботаников под руководством Агусти Рэнди (Agusti Randi) из Национального университета Сингапура обнаружила еще одно растение, у которого и цветки, и плоды развиваются в почве. Во время экспедиции на малайскую часть острова Борнео в 2017 году исследователи обнаружили в местных тропических лесах неизвестный вид пальм из рода Pinanga. Внешне это растение выглядело совершенно непримечательно: у него был очень короткий стебель и от четырех до шести листьев. Однако, в отличие от всех известных науке пальм, соцветия и соплодия у него располагались под землей или по крайней мере под слоем опавших листьев. Ни у одного другого вида из семейства пальмовых нет подземных цветков или плодов. Основываясь на этой особенности, первооткрыватели назвали необычный вид Pinanga subterranea — пинанга подземная. Позднее ученым удалось выяснить, что это растение широко распространено в лесах на западе Борнео, причем как в малайской, так и в индонезийской части острова. В настоящее время существованию подземной пальмы ничто не угрожает, хотя вырубка лесов может навредить ей в будущем. Интересно, что малайзийские ботаники впервые заметили необычную пальму еще в конце прошлого века, однако не сделали ее научного описания. А местным жителям она известна еще дольше. Они едят сладкие мясистые плоды подземной пинанги в качестве перекуса, когда охотятся или проводят время в лесу. Исследователи отмечают, что им только предстоит установить, кто именно опыляет мелкие зеленовато-белые цветки P. subterranea. Скорее всего, это делают какие-то насекомые. Однако уже известно, что семена этого растения распространяют бородатые свиньи (Sus barbatus). Они выкапывают ярко-красные плоды пинанги и поедают их, после чего семена выходят из их организма с пометом на значительном расстоянии от родительского растения и прорастают. Исследователям удалось подтвердить, что свиньи распространяют семена подземных пинанг, успешно вырастив семена, извлеченные из свиных экскрементов. По словам Рэнди, именно свиньи, раскопавшие почву около одного из экземпляров пинанги и доставшие ее плоды из-под земли, заставили его обратить внимание на это растение. В прошлом году ботаники описали первое хищное растение с подземными ловчими кувшинчиками. Вид, получивший название непентес стыдливый (Nepenthes pudica), растет только на севере Борнео и охотится в основном на муравьев. Вероятно, перемещение кувшинчиков под землю позволяет этому растению не конкурировать с другими непентесами или переживать засухи.