受粉エコロジーのフィールド実験：の事例<em>ヒガンバナ属sanguinea</em> VAR。<em> sanguinea</em

Summary

所与の植物種の花粉の有効性を明らかにするために、フィールド実験の複数の方法が開発されています。この研究は、 ヒガンバナ属sanguinea VAR。sanguineaのケーススタディおよび新規受粉機構、破壊-蕾受粉を使って受粉生態学のためのフィールド実験の基本的な方法を示しています。

Abstract

Plant-pollinator interactions have been studied for approximately one hundred years. During that time, many field methods have been developed to clarify the pollination effectiveness of each pollinator for visited flowers. Pollinator observations have been one of the most common methods to identify pollinators, and bagging and cage experiments have been conducted to show the effectiveness of specific pollinators. In a previous study of Lycoris sanguinea var. sanguinea, its effective pollinators, the visitation frequencies of each floral visitor, and its reproductive strategies were not identified. This study reports the observation that small bees visited flowers that were partially opened (breaking buds). To the best of our knowledge, this phenomenon has not been reported previously. Further, this study investigates the hypothesis that small bees can pollinate at that flowering stage. This study demonstrates the basic methods of field experiments in pollination ecology using L. sanguinea var. sanguinea. Pollinator observations and digital video showed the visitation frequencies of each floral visitor. Bagging and cage experiments revealed that these flowers could be pollinated fully and that breaking-bud pollination could be important for the pollination of this plant species. The advantages and disadvantages of each method are discussed, and recent developments, including laboratory experiments, are described.

Introduction

植物花粉媒介の相互作用は、進化生物学や生態学の研究のための主な例です。花と花粉媒介間の共生関係は、他の生物と非生物的要因も影響^3,4,5を発揮しているが、自然選択の結果として、被子植物^1,2の多様化を促進したと考えられています。また、花の形質が最も効果的な花粉媒介に適応するために、より果実や種子^6を生成するために変更されていると考えられています。これらの信念は、様々な解釈^7を伴うような受粉効果など、さまざまな指標に基づいて大規模研究、けれども構築されています。

受粉システムを一般化している草花は花粉媒介⁸の様々な種類が訪れています。ここで、花の訪問者は、花の報酬を得るために訪問し、花粉媒介が受粉花の訪問者のように定義された動物種と定義しました。これらの訪問者の中には、訪問した花の徴候に同種花粉を運ぶと花粉媒介として分類することができます。他の訪問者はまた、いくつかの種内花粉を有していてもよいです。彼らは花粉媒介と花の間の行動や形態学的なミスマッチに起因少ない受粉を行う可能性があります。植物再生への寄与におけるこれらの同等の違いは、花の形質⁹に選択圧の様々な程度を生産する可能性があり、開花植物の適応発散を引き起こす可能性があります。したがって、花粉媒介コミュニティの組成と相対的な種の豊富さは¹⁰重要であるが、各訪問者の有効性の正確な評価はまた、植物の適応および/または進化のプロセスを決定することが重要です。

本研究では、訪問頻度あたりの果実と種子生産のように定義された授粉効率の定量的な推定値は^、11を決定しました。スペックIES各花の訪問者の頻度を観察し、訪問花の生殖影響を推定しました。人間の観察を通して花の訪問の記録は、受粉生態学における古典的な方法です。しかし、この方法は、植物の前に留まることと慎重、長期的測定を行うために必要な観察者、に大きな負担を課します。最近では、撮影及び録音の技術が急速に発展しており、低コストのデジタルビデオカメラは、授粉の観察^12,13にビデオ録画の導入を有効にしています。これらのメソッドは、花の訪問者に関する基本的な情報の収集を容易にすることができるし、標的植物種の受粉生態の理解を開発するために助けることができます。

しかし、花粉媒介の訪問頻度は、必ずしもそれらの受粉効果^7,14に相関し、各花粉媒介者の質的な効果を評価することが重要であるされていません花のフィットネスに。受粉の有効性は聖痕^15,16、花粉管の成長^17,18と果物および/または種子生産^19,20上の花粉粒の数によって推定されています。実験を袋詰め、ビジター専用の袋を使用して行われ、自己の互換性をテストするための典型的な方法であり、自家受粉^21,22、およびapomixisの複数形²³の存在。また、訪問者の集合体で、特定の花粉媒介のための受粉の有効性の評価は、しばしば、他の花の訪問者があることも大きいの授粉を除外するのに十分に小さいメッシュで（ すなわち、ワイヤーケージ、ネット、またはバッグを制限されている環境で行われています顕花植物で設定）。例えば、小さなメッシュバッグ付袋詰め実験は、アリやアザミウマ^24,25の受粉能力を明らかにするために行きました。また、ワイヤーケージやネットを使って鳥排除実験は、 アロエの分類群の効果的な花粉媒介を示しています^26-28。

本研究の目的は以下の通りであった：1）前の論文で使用された方法を導入し、2）花の訪問者、自分の訪問頻度に他の研究における一般的な使用のため、これらの方法を改善するために、植物の適応度に及ぼす影響ヒガンバナ属のsanguineaの VARを。 sanguineaは日本全国と狭く韓国²⁹に広く分布し、漏斗状赤橙色の花（ 図1a）を有する属ヒガンバナ属に含まれる種の一つです。以前の研究では、ことを明らかにしたL. sanguinea VAR。sanguineaは、正体不明の小さな蜂の種とより大きな種Amegillaのflorea ²⁹を含む複数種の昆虫、が訪れました。しかし、これらの訪問者の訪問頻度と受粉有効性は確認されませんでした。花の訪問者を識別するための授粉の観察は、最初に行きました。小さな蜂による訪問をOBSEましたまだ完全には開かれていなかった花にrved（芽を壊す; 図1B、C）。小さな蜂が破壊芽でundehisced葯の周りに急いで移動し、その下顎を使用して花粉を集めました。仮説は葯と花で聖痕の間に隙間がハチの体長よりも小さかったので、小さなミツバチが破壊芽段階で花粉媒介することができたということでした。したがって、袋詰めの実験が破壊芽段階で小さなミツバチの受粉能力をテストするために、さらにL.の繁殖戦略を検討するために行きましたsanguineaの VAR。sanguinea。これらの芽は、ミツバチの受粉能力の推定を可能に訪れた小さな蜂、後に袋詰めされました。個人は未開封の芽でケージに入れました。小メッシュケージは全体floweを通じて小さなミツバチの受粉効率の推定を可能にする、唯一の小さなミツバチが渡すことができ、それを通して、使用されましたリングステージ。

Protocol

注：この記事は、私たちの前の仕事30に基づいています。一部の部品は日本とスプリンガー日本の植物学会の許可を得て転載しています。 1。花の訪問者の観察 観測フィールドの選択 植物材料が分散されている領域を検索し、信頼性の高いリソースを使用して候補研究サイトを選択し、 等絵本、学術雑誌、などの研究目的に合わせて学習サイト…

Representative Results

ファイブ集団は授粉の観察のために選択しました。前の観察段階では、芽を破壊する花と小さな蜂を開くに様々な昆虫種の訪問が確認されました。花訪問者の観察は、すべての5つの研究サイトへの訪問者のほとんどは、小さな蜂の種Lasioglossumジャポニカの個人であることを明らかにしました。総訪問記録は、この種の訪問率が3つの部位（ 図2）で9…

Discussion

花の観察や袋詰めの実験は、それぞれ、訪問頻度や植物の雌の繁殖成功を明らかにするために、本研究で用いました。それは分析のための訪問者のタイミングと期間を記録し、観察者バイアスを防ぐことができるので^{、Dafni（1992）38}には、ビデオテープの方法が有効でした。しかし、一度、この方法は、高価な装置を必要とし、観察時間が電池寿命により制限されていました。近年、…

Materials

recording sheet	any	NA
insect net	any	NA
pooter	any	NA
ethyl acetate	any	NA
100% Ethanol	any	NA
plastic tube	any	NA
plastic case	any	NA
soft bag	any	NA
digital video camera(s)	any	NA
tripod(s)	any	NA
bags	any	NA
wire or plastic mesh boards	any	NA
iron wires	any	NA
labeling tape	any	NA
stick supporters	any	NA
soft strings or wire	any	NA
pincette(s)	any	NA