Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

Tozlaşma Ekoloji Saha Deneyleri: Örneği Published: November 25, 2016 doi: 10.3791/54728
Automatic Translation
1, 1
1Department of Biology, Chiba University

Summary

Belirli bir bitki türünün tozlaştırıcılar etkinliğini göstermek için, saha deneyleri birden çok yöntem geliştirilmiştir. Bu çalışma Lycoris sanguinea var. Sanguinea vaka çalışması ve yeni tozlaşma mekanizması, kırma-tomurcuk tozlanma kullanarak tozlaşma ekoloji için tarla denemeleri temel yöntem gösterilmektedir.

Introduction

Bitki pollinator etkileşimleri Evrimsel biyoloji ve ekoloji çalışmaları için prime örneklerdir. Diğer biyotik ve abiyotik faktörler de etkisi 3,4,5 sarf olmasına rağmen çiçek ve tozlaştırıcılar arasındaki Mutualistik ilişkiler, doğal seleksiyon sonucu angiosperm 1,2 çeşitlendirilmesi teşvik sanılıyor. Aynı zamanda çiçek özellikleri en etkili tozlaştırıcılar uyum ve daha fazla meyve ve tohum 6 üretmek için değişti düşünülmektedir. Bu inançlar çeşitli yorumlara 7 dahil gibi tozlanma etkinliği gibi farklı endeksler dayalı büyük çalışmalar olsa inşa edilmiştir.

Tozlaşma sistemleri genelleştirilmiş çiçekli bitkiler tozlayıcı 8 çeşitli tarafından ziyaret edilmektedir. Burada, bir çiçek ziyaretçinin çiçek ödül almak için ziyaret etti ve tozlaştırıcının tozlaşmak çiçek ziyaretçi olarak tanımlanan bir hayvan türü olarak tanımlanmıştır.Bu ziyaretçilerin bazılarını ziyaret çiçekler stigmatasına conspecific polen taneleri taşıyan ve tozlayıcı olarak sınıflandırılabilir. Diğer ziyaretçiler de bazı tür içi polen olabilir; onlar yüzünden tozlayıcı ve çiçekler arasında davranışsal ya da morfolojik uyumsuzluklara daha az tozlaşma yapmak olabilir. Bitki üreme katkısı bu karşılaştırılabilir farklılıklar çiçek özellikleri 9 selektif basınç değişen derecelerde üretmek olabilir ve çiçekli bitkilerin adaptif sapma neden olabilir. Dölleyici toplumun kompozisyon ve akraba türler bolluğu 10 önemli olmasına rağmen, bu nedenle, her ziyaretçinin etkinliğinin doğru değerlendirme uyarlanabilir ve / veya bitkilerin evrimsel süreçleri belirlemek de önemlidir.

Bu çalışmada, ziyaret sıklığı başına meyve ve tohum üretimi olarak tanımlanan pollinator verimliliği, nicel tahminler 11 tespit edilmiştir. specler ve her çiçek ziyaretçi sıklığı gözlendi ve ziyaret edilen çiçekler üreme etkileri tahmin edilmiştir. İnsan gözlemler yoluyla çiçek ziyaretler kayıt tozlaşma ekolojide klasik bir yöntemdir. Ancak bu yöntem bitkilerin önünde kalması ve dikkatli, uzun vadeli ölçümleri almak için gerekli olan gözlemciler, büyük bir yük getirmektedir. Son zamanlarda, filme ve kayıt teknolojileri hızla gelişmiştir ve düşük maliyetli dijital video kameralar pollinator gözlemleri 12,13 video kayıt giriş sağlamıştır. Bu yöntemler çiçek ziyaretçiler temel bilgi toplama kolaylaştırabilir ve bir hedef bitki türlerinin tozlanma ekolojisi bir anlayış geliştirmek için yardımcı olabilir.

Ancak, tozlaşmanın ziyareti frekansları mutlaka onların tozlaşma etkinliğinin 7,14 korelasyon ve her tozlayıcı niteliksel etkilerini değerlendirmek için önemlidir değilÇiçek fitness. Tozlaşma etkinliği stigmata 15,16 polen taneleri sayısı, polen tüpü büyümesi 17,18 meyve ve / veya tohum üretimi 19,20 ile tahmin edilmiştir. Deneyler torbalama, kendini uyumluluk, autogamy 21,22 ve Apomiksis 23 varlığını test etmek için tipik yöntemler, ziyaretçi münhasır çanta kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Diğer çiçek ziyaretçi sınırlandırılmıştır nerede Ayrıca, ziyaretçi topluluğu belli bir tozlayıcı için tozlanma etkinliğinin değerlendirilmesi sıklıkla ortamlarda yapılmıştır (yani olduğunu büyük pollinatorsu dışlamak kadar küçük bir ağ ile bir tel kafes, ağ, ya da çanta çiçekli bitkiler üzerinde set). Örneğin, küçük örgü çanta ile torbalama deneyleri karıncalar ya da thrips 24,25 döllenme yeteneğini ortaya çıkarmak için yapılmıştır. Dahası, bir tel kafes ya da net kullanarak kuş dışlama deneyleri Aloe takson etkili tozlayıcı göstermiştir26-28.

Bu çalışmanın amacı vardı: 1) Bir önceki yazıda kullanılan yöntemleri tanıtmak ve 2) çiçek ziyaretçiler, onların ziyaret frekanslarda diğer çalışmalarda genel kullanım için bu yöntemleri geliştirmek ve bitki uygunluk üzerindeki etkileri Lycoris sanguinea Var.. sanguinea Japonya boyunca ve dar Kore'de 29 geniş dağıtılan ve huni şeklindeki kırmızımsı-turuncu çiçekler (Şekil 1a) sahiptir cinsi Lycoris dahildir türlerinden biridir. Bir önceki çalışmada ortaya L. sanguinea var. sanguinea tanımlanamayan bir küçük arı türlerinin ve daha büyük türlerin Amegilla florea 29 dahil olmak üzere birçok böcek türlerinin tarafından ziyaret edildi. Ancak, bu ziyaretçilerin ziyaret frekansları ve tozlaşma etkinliği tespit edilmemiştir. çiçek ziyaretçilerin tanımlanması için tozlaştırıcılar gözlemler ilk gerçekleştirildi. küçük arılar tarafından ziyaret Obse edildihenüz tam açmamış olan çiçekler SVEd (tomurcukları kırma, Şekil 1b, c). Küçük arılar kırma tomurcukları undehisced antherler etrafında aceleyle hareket ve çene kemiklerini kullanarak polen toplanmıştır. hipotez anter ve çiçek stigmata arasındaki boşluklar arıların vücut uzunluğundan daha küçük olduğu için küçük arılar kırılma-tomurcuk aşamasında tozlaştırıcının olabileceğini oldu. Bu nedenle, torbalama deneyler L. üreme stratejileri incelemek için ek kırılma-tomurcuk aşamasında küçük arıların tozlaşma yeteneğini test, ve yapılmıştır sanguinea var. sanguinea. Bu tomurcuklar arıların tozlaşma yeteneği bir tahmin izin ziyaret küçük arılar, sonra Torbalı bulundu. bireylerin açılmamış tomurcukları ile kafesli bulundu. Küçük-örgü kafes tüm flowe boyunca küçük arıların tozlaşma verimliliği bir tahmin sağlayan sadece küçük arılar geçebileceği hangi aracılığıyla kullanıldıhalka sahne.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

NOT: Bu makale önceki çalışmaları 30 dayanmaktadır. Bazı parçalar Japonya ve Springer Japonya Botanik Derneği izniyle edilir.

1. Çiçek Ziyaretçi Gözlem

  1. Gözlem Alanlarının Seçimi
    1. Bitki malzemeleri dağıtılan alanları aramak ve araştırma hedeflerini (sığdırmak için çalışma sitelerin sayısını ayarlayın vb resimli kitaplar, akademik dergiler, güvenilir kaynakları kullanarak aday çalışma siteleri seçin, örneğin için yerlerde geniş bir yelpazede Japonya boyunca çiçek ziyaretçilerin karşılaştırılması).
    2. uzun vadeli araştırma gerekiyorsa bu tür araştırma enstitüleri ve konaklama gibi ilgili başlangıç ​​noktalarından, seçilen aday popülasyonların yerleri ve mesafeleri kontrol edin.
    3. Kabaca bir birim alandaki bitki bireylerin sayısını sayarak her nüfus boyutunu tahmin. manipüle deney için büyük nüfus seçinbirçok bitki bireyleri kullanarak s.
    4. çiçek ziyaretçilerin ön gözlem
      1. nüfus yoğunluğu bağlı olarak, aynı zaman aralığında görülecektir her alanda hangi hedef bireylerin karar verin. 5-10 taze açılmış çiçekler seçin veya hedef çiçek gibi tomurcukları kırma ve zaten açmış bozulmuş olanları reddetmek.
      2. Çiçekler farklı zamanlarda çeşitli tozlaştırıcılar 31,32 aralıkları tarafından ziyaret edilebilir, çünkü bütün bir gün süreyle görsel gözlem başlatın.
      3. kayıt yaprak, çiçek ziyaretçilerin tür adını ve çiçek başına saat başına her ziyareti zamanını kaydetmek.
      4. çiçek ziyaretçi anter ve / veya stigmata dokunmatik olsun yakından gözlemlemek; eğer onlar yapmak, tozlayıcı olarak ziyaretçileri kaydeder. çiçek ziyaretçiler sadece çiçeği ziyaret ve üreme organları dokunma yoksa, ziyaretçi olarak bunları kaydeder.
      5. bir böcek net ya da el yapımı aspiratör kullanılarak tespit çiçek ziyaretçi yakalamak veNumuneler (Şekil 1f) olarak korur. Toraks etil asetat veya parmak basıncı ile hızlı bir şekilde tuzağa ziyaretçileri öldürmek ve yumuşak bir çanta içinde veya% 100 etanol ile plastik bir tüp ya da durumda muhafaza.
      6. gözlem sonra, morfolojik özellikleri kullanarak örneklerin belirli isimlerini belirlemek veya tanımlanmasında zorluklar durumunda, her taksonomik grup için uzman yardım istemek.
  2. Alanında Gözlem
    1. kendi erişilebilirlik, nüfus büyüklüğü ve çiçek ziyaretçi sayısına dayalı araştırma siteleri seçin. Çiçekli sezonunda çiçek ziyaretçilerin temsili örnek sayılabilir zaman periyodu seçin ve araştırma amaçlarına dayalı gözlem dönemleri belirlemek (örneğin, çiçek ziyaretçiler tarafından ziyaret frekans dalgalanmaları araştırma için, uzun süreler ayarlanmalıdır).
    2. (Dijital video kameralar gibi, uygun kayıt cihazını hazırlayınörneğin, karanlık kayıt için, kızılötesi fonksiyonlu video kameralar) kullanılmalıdır.
    3. 1.1.4 aynı şekilde, hedef çiçek seçin.
    4. Alüminyum Tripodlar video kameralar sabitleyin. yaklaşık 50 cm uzakta, hedef kişilerin önünde tripodlar ile kameralar ayarlayın.
    5. Kontrol ve filme önce kameraların ekran görüntüleri ışık miktarını ve malzemelerin odağı değiştirin.
    6. Mevcut davada ön gözlemler ile tahmin uygun zaman dilimleri için aynı anda görsel gözlem ve video çekim (Başlat, gözlem süreleri yaklaşık 05:00 13:00 pm ortalama fazla altı saat vardı ).
    7. isimlerini ve kayıt sayfalarında onların ziyaretleri kez ziyaretçi ve tozlayıcı türlerin isimlerini belirlemek ve kaydedin.
    8. Yakalama ve 1.1.4.5 ile aynı şekilde tutmayı ile tozlaştırıcılar tanımlar.
    9. Yineleyin her observatio için 1.2.7 için 1.2.1 Adımn dönemi. Araştırma hedefleri ve ön gözlem verilerine dayanarak gözlem süreleri ayarlayın.
  3. Veri Analizleri sonra Gözlem
    1. 1.1.4.6 aynı şekilde tozlaştırıcılar gözlemden sonra yakalanan örneklerin tür isimlerini belirlemek.
    2. video klipleri kontrol edin ve görsel gözlem için aynı şekilde türlerin isimleri ve onların ziyaret sürelerini not edin.
    3. görsel gözlem ve video kayıt verilerinden her çiçek ziyaretçinin saatte çiçek başına ziyareti frekansları hesaplayın. Bu tür Ar, SPSS, ve / veya SAS 33-35 (örn varyans iki yönlü analizi (ANOVA gibi temel istatistik ve uygun yazılımı kullanarak, dayalı uygun istatistiksel yöntemler kullanılarak her bir ziyaretçinin siteleri ve yıllar arasında istatistiksel olarak bu frekansları karşılaştırın ) R yazılımı Tukey dürüst anlamlı bir fark (HSD) testi ile).

2. Torbalama ve Kafes Deneyleri

  1. Torbalama ve Kafes Deney için hazırlıklar
    1. Torbalama deneyler için, küçük örgü boyutlarına sahip çanta (~ 0.5-1 mm) hazırlamak ve tamamen çiçek ziyareti engellemek için bunları kullanmak (örneğin, dokunmamış kumaş çantalar 2011 ve 2012 torbalama deneyler için kullanılmıştır).
    2. kafes deneyler için, hedef küçük ziyaretçilerin geçmesine izin ancak daha büyük olanları dışlayan bir çapa sahip tel ya da plastik örgü panoları hazırlamak ve bir kafes oluşturacak şekilde bu örgü panoları bağlayın. mesh çapından büyük boşluk olmadığından emin olun. Hedef bitki türünün ve bireysel numaraları göre kafesleri ebadı ve şekli ayarlanabilir.
  2. torbalama Deneyleri
    1. otobur veya şiddetli bir ortamda hiçbir zararı var tedavi başına 30 bireyleri seçin. tedavi için, her bir bitkiden tek bir çiçek seçin veya tek bir bitki ayrı ayrı çiçekler kullanın.
    2. Çanta to bant ile onları etiketleme sonra alanda çiçek hedef (seri numarası ve alfabenin; Şekil 1g). Kendi kendine tozlaşma olasılığını önlemek için torba içinde anter veya stigmata dokunmamaya özen gösterin.
    3. Dikkatle yumuşak bir ip veya tel (Şekil 1d) kullanarak çiçek çanta düzeltmek.
    4. Dikkatle gerektiği gibi çanta ya da rüzgar, ağırlığı altında eğim veya çöküşü karşı bireyleri desteklemek için yumuşak ip veya tel kullanarak desteklerle dik bireysel çiçekler ayarlayın. hasar oluşturmak için değil, böylece büküm veya yumuşak bir hedef bireyin sapı etrafında bir ip veya tel sarın.
    5. torbalama deneylerinde Tedaviler
      1. "Denetim" tedavisi için hedef çiçekler etiket yapıştırmayın ve hiçbir tedavi yapmak. çiçek ziyaretçi serbestçe ziyaret etmek için izin.
      2. "Döllenmedir" Tedavi için, onlar çiçek kadar tomurcukları kapak ve ardından Torbalı çiçek anter kaldırın. Bazı Polle koystigmata birden bireylerden n taneleri.
      3. "Elekten geçirme" Tedavi için, açık çiçekler kadar tomurcukları kapsayacak ve onların stigmata üzerine aynı çiçeklerden polen koydu. Yine bu tedavi çiçekleri örtün.
      4. "Otomatik kendini" Tedavi için, çiçeklenme sezonu sonuna kadar çanta ile tomurcukları kapsamaktadır.
      5. "Breaking tomurcuk" Tedavi için, ziyaret edilen kırılma tomurcukları tespit ve küçük arıların giriş veya çıkış gözlemlemek (Şekil 1b, c). küçük arılar tarafından ziyareti sonrasında aynı çiçek üzerinde tekrarlanan polen birikimlerinin önlenmesi için kırılma tomurcukları anter kaldırmak ve çanta bu tomurcuklar hızla ileri visitations önlemek için.
      6. "Çiçekli" Tedavi için, torba açma aşamasına kadar tomurcuklar kırılma-tomurcuk aşamasında visitations önlemek için. Bundan sonra, çanta kaldırmak ve ziyaretçilerin nektar ve polen toplamak için izin verir.
      7. "Bud" tedavisi için,Açılmamış tomurcuklarından anter kaldırmak ve yapay onları outcross. Çanta bu tomurcuklar hızla çiçek visitations önlemek için.
  3. kafes Deneyleri
    1. Hazırlanan kafesleri hedef bitki bireyleri kapsamaktadır. Farklı stigmata (Şekil 1e) arasındaki temas ve polen birikimlerinin önlemek için elle kafesli çiçek konumlarını ayarlayın.
    2. "Kafes" Tedavi için, açılmamış tomurcukları olan bireyler seçmek ve seçilen çiçekler belirlenmesi için onlara etiketler koydu. Kafes etiketli tomurcukları ile bireylerin kafeslerde (yani çiçek böcekler açılmamış tomurcukları ziyaret edemez ve kafeslerin yerleştirildikten sonra ziyaret böceklerin sadece etkilerinin tahmin edilebilir) kurulmadan önce gelen etkilere reddetmek için.
    3. kafes tabanı ve toprak arasında ziyaretçiler tarafından girişini önlemek için demir direkleri kullanılarak yere sıkıca kafesleri takın.
  4. Veri Analizleri AfTorbalama ve Kafes Deney ter
    1. Kesme ve anne kişilerden ayırarak çiçekli sezonu (Şekil 1g) sonunda etiketli tüm çiçek toplamak. onların bulaşmasını önlemek için ayrı ayrı etiketli örnek koruyun.
    2. varlığı veya etiketli her ayarlanmış meyvenin bulunmadığı kontrol edin meyve ayarlanması durumunda her meyvenin tohumu numaralarını flower.Record.
    3. (Meyve-set oranı, çiçek sayısına bölünmesiyle meyve sayısı olarak tanımlanır) ve sayısına bölünmesiyle tohum sayısı olarak tanımlanan olgun meyve (tohum-set oranı, başına tohum numaraları çiçek başına meyve numaraları oranını hesaplamak ovüllerin) kayıtlı tüm numaraları kullanarak.
    4. İstatistiksel böyle 1.3.3 listelenenler gibi uygun yöntemler ve yazılımlar kullanarak tedaviler arasında meyve ve tohum seti oranları karşılaştırma (örneğin, Tukey HSD ya da R yazılımı 33 Fisher'in kesin testi ile tek yönlü ANOVA).
    5. torbalama deneylerin sonuçlarını kullanarak malzemelerin incelenmesi
      1. istatistiksel hayvan tozlaştırıcılar ihtiyacını testi "Kontrol" ve "Auto-benlik" tedaviler arasında sonuçlarını karşılaştırmak.
      2. polen sınırlama derecesini tahmin etmek için, "Control" ve "döllenmedir" tedavileri karşılaştırın.
      3. Kendi kendine uyumluluğu test etmek için, "döllenmedir" ve "kendini dölleme" tedavileri karşılaştırın.
    6. kırma-tomurcuk tozlaşma etkileri Değerlendirmeleri
      1. kırma tomurcuk stigmata üreme olgun olup olmadığını ve "Denetim" tedavi değeri kırılma-tomurcuk aşamasında kontrol için kullanılabilir olup olmadığını belirlemek için "Denetim" ve "Bud" tedavileri karşılaştırın.
      2. belirlemek için "Otomatik kendini" ve "Breaking tomurcuk" tedavileri karşılaştırmak ister kırılma küçük arılar ile döllenen çiçek üreme başarısı-bud sahne autogamy (yani, kırma-tomurcuk tozlaşma varlığını test etmek için) performans bitkilerin istatistiki olarak daha yüksek olduğunu. Bundan sonra, kırma-tomurcuk tozlaşma tozlaşma verimliliğini tahmin etmek "Control" bu iki tedavi karşılaştırın.
      3. kırma-tomurcuk tozlaşma üreme etkilerini tahmin etmek için "Breaking tomurcuk", "Cage" ve "Çiçeklenme" tedavileri karşılaştırın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Beş popülasyonlar pollinator gözlemler için seçildi. Ön gözlem aşamasında, açılış çiçek ve kırılma tomurcukları küçük arılar için çeşitli böcek türlerinin ziyaretleri teyit edildi. Çiçek ziyaretçi gözlemler beş çalışma sitelerini ziyaret edenlerin çoğu küçük arı türlerinin Lasioglossum japonicum fertleri olduğunu ortaya koymuştur. Toplam ziyaret kaydı bu türün ziyareti oranları üç bölgede (Şekil 2)% 90'ından fazlasını olduğunu göstermiştir. Buna karşılık, ikinci en sık ziyaretçisi, Amegilla Florea, oranları bu alanlarda daha düşük% 10 idi. Bu arı türleri de ziyaret çiçek stigmatası dokundu ve onlar tozlayıcı olarak kaydedildi. Böyle reçel sineği gibi diğer sık çiçek ziyaretçiler, stigmatlarını ile temas etmeden polen toplanmış ve onlar ziyaretçi olarak tespit edilmiştir. bir sitede, veri analizleri ziyareti olduğunu gösterdidf = 1, F = 12.12:; tek yönlü ANOVA:: Site 2 Site 3 df = 1, F = 0.471, p = 0,50 görsel gözlemler tarafından kaydedilen küçük arıların frekansları videosu (Tablo 1 tarafından kaydedilen anlamlı olarak daha yüksek olduğu P <0.001; Sitesi 4: df = 1, F = 1,019, p = 0,33; Sitesi 5: df = 1, F = 1.605, P sırasıyla = 0.22).

Torbalama ve kafes deneyleri küçük arılar ama daha küçük daha büyük bir ağ ile, tel örgü kafesler 2011 yılında Site 1 yürütülen ve 2012 çiçek ziyaretçilerin vücut boyutları daha küçük mesh boyutuna sahip, kumaş çanta Dokumasız edildi ve diğer ziyaretçiler daha hazırlanmıştır. Kafesli çiçekler küçük arıların sık ziyaretleri gözlendi ve kafesler uygulanmıştır. "Breaking tomurcuk" tedavi sonucu kırılma tomurcukları ziyaret küçük arıların tozlaşma yeteneğini gösterdi. meyve karşılaştırılması. p <0.001; meyve seti için Fisher kesin testi: ve 2.4.5 açıklanan tedaviler arasında tohum setleri ağırlıklı hayvan tozlaşma ( "Auto-benlik" vs "Denetim" dir Lycoris sanguinea var sanguinea, üreme özellikleri ortaya ) kısmen polen sınırlı koşullar ( "döllenmedir" vs "Denetim" ile: meyve kümesi için Fisher'in kesin testi; p = 0,16; tohum seti için Fisher'in kesin testi: p = 0.37). Önceki raporlarda ile tutarlı, karşılaştırmalar da bu bitki öz uyumluluk (P = 0.32: tohum seti için Fisher'in kesin testi;; P = 0.48 meyve seti için Fisher'in kesin testi "elekten geçirme" vs "döllenmedir") sahiptir önerdi 36,37. Ayrıca, diğer tedavilerin karşılaştırmalar L. kırma-tomurcuk tozlaşma tozlaşma yeteneklerini önerdi sanguinea var. sanguinea. Bu bitkinin stigma (& tomurcuk aşamasında olgun# 34; Kontrol Bud "vs" ": Meyve kümesi için Fisher'in kesin testi; P = 0.80; tohum seti için Fisher'in kesin testi: p = 0.41), ve değeri" Control "breaking- de karşılaştırmalar için kullanıldı . kırma-bud de stigmata küçük arılar tarafından polen birikimi varlığını gösteren; tomurcuk sahne "Breaking tomurcuk" tedavi "Otomatik kendini" daha yüksek bir meyve tutumu (p = 0,02, meyve seti için Fisher'in kesin testi) gösterdi sahne. Ancak, bu tozlaşma süreci gelişmeler göstermek mümkün değildi. üç 2.4.6.2 ayrıntılı tedaviler ( "Denetim", "Auto-benlik" ve "" tomurcuk Breaking) gösterdi anlamlı farklılıklar (tek yönlü ANOVA meyve tutumu için; df = 2, F = 18.46, p <0.001; tek yönlü ANOVA tohum seti için: df = 2, F = 3,6593, p = 0.03), ancak Tukey HSD kırma-bud tozlanma çok etkili olmadığını öne ( "Breaking tomurcuk"; vs "Otomatik kendini": meyve tutumu: P = 0.10; Tohum seti: P = 0.03). Df = 2, F = 1,2376: tohum seti için iki yönlü ANOVA; df = 2, F = 0,6881, p = 0.50: Ayrıca, 2.4.6.3 üç tedaviler arasında karşılaştırmalar anlamlı bir fark (iki yönlü ANOVA gösterdi p = 0.30).

Şekil 1
Şekil 1:.., Plant malzemeler ve Deneysel ekipman Hedef bitki türünün, (a) bir çiçek, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) Bir kırılma tomurcuk. (C) küçük bir arı poleni toplamak için kırılma tomurcukları ziyaret. (D) torbalama deneyden bir örnek. (E) bazı açılmamış tomurcukları kapsayan tel örgü kafes. (F) küçük arıların yakalanması için başta kullanılan bir aspiratör. (g Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

şekil 2
Şekil 2: Lasioglossum japonicum ve Ziyaret oranları açılmış çiçekler çiçek ve kırma tomurcukları ve Amegilla Florea tamamen açılan bu rakamın oranı önceki çalışmaları 25 dayanmaktadır.. En sık ziyaret küçük arı L. oldu japonicum ve bir sonraki büyük arı A. oldu florea. aşağıdaki gibi çalışılan siteler için bilgi: Site 1 = Izumi Tabiat Parkı, Chiba Terc .; Site 2 = Sonnou no Mori, Chiba Terc .; Site 3 = Sugawara Tapınak, Kanagava Terc .; Site 4 = Mannyou Tabiat Parkı, Tochigi Terc .; veSite 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Terc. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

tablo 1
Tablo 1: Bu tablo gözlem süresini gösterir 2013 yılında çiçek ziyaretçilerin, görsel ve video kaydedilmiş gözlemler arasındaki karşılaştırmalar her yerinde küçük ve büyük arıların çiçek sayısı ve ziyaret sayıları gözlendi. "Görsel" ve "Video", sırasıyla, görsel gözlemler ve video kayıtları değerlerdir. standart sapma ile ziyaret frekansları parantez içinde bulunmaktadır. Bir yıldız işareti ile değer tek yönlü ANOVA diğer gözlem yöntemine göre önemli ölçüde farklı olduğu (yani, görsel gözlem küçük arıların ziyareti oranı video yeniden önemli ölçüde daha yüksek olduğuSitede 3'te kabloları).

Tablo 2
Tablo 2: aşağıdaki gibi 2011 ve 2012 kısaltmalar içinde torbalama sonuçları ve kafes deneyler: Her tedavisinde kullanılan n = çiçek sayısı; yok hayır. meyve = meyve-set sayısı; yok hayır. tohumların = tohum set sayısı; meyve tutumu = meyve-set oranı; ve tohum seti = tohum-set oranı. Tohum seti oranları standart sapma ile verilmiştir. Tire hiçbir veri gösterir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Çiçek gözlem ve torbalama deneyleri sırasıyla ziyaret frekansları ve bitkilerin dişi üreme başarısını ortaya çıkarmak için bu çalışmada kullanılmıştır. Analiz için ziyaretçilerin zamanlamasını ve süresini kayıt ve gözlemci önyargı engellemek çünkü Dafni (1992) 38, video kaset yöntem etkili oldu. Ancak, zaman, bu yöntem pahalı ekipman gerekli ve gözlem süreleri pil ömrü ile sınırlı kalmıştır. Son zamanlarda, video kayıtları üretmek için ekipman maliyeti düşmüştür ve bu teknolojik yöntem, diğer dölleyici araştırma kullanılabilir. Bu çalışmada, ziyaret frekansları Sitesi 3 (Tablo 2) görsel ve video gözlemleri arasında anlamlı farklılık vardı. Bu çiçek ziyaretçi aşırı gözlem tarafından neden olmuş olabilir ve bu gibi insan hataları reddedilebilir. Dafni (1992) aynı zamanda üreme sistemleri 38 incelemek için torbalama veya net deneyler bahsetti. Sigara wovKumaş çantalar kullanıldı tr, hangi polen veya su geçirmez değildi. L. sanguinea var. sanguinea bir rüzgar tozlaşma türler değil, yağmur suyu Torbalı çiçek üreme başarısını etkileyebilir. Demir kazık ıslak çanta ağırlığı Torbalı çiçek bireyleri desteklemek için kullanılan, ancak bu faktörlerin çiçek üreme yeteneklerini etkilemiş olabilir. destekçileriyle böcek münhasır ağları tarafından tüm bitki kapsayan bu tür metodolojik sorunları kaldırmak için en iyi seçenek olabilir. Ayrıca, kafesler, bir bitki-kafesli çalışmanın ilk örneği arı türlerinin ayrılması için kullanıldı. Bu çalışma, bu yöntemin etkinliğini gösterdi ve biz kimin amaçları bu tür küçük ve büyük arılar gibi farklı fonksiyonel grupların tozlanma etkinliğinin belirlenmesini gerektiren diğer çalışmalara uygulayabilirsiniz.

Bu pollinator gözlemler ortaya Lycoris sanguinea çiçek ziyaretçilerin çoğu bu sanguinea Lasioglossum japonicum idi. Başarılı gözlem yapmak için, bazı aday çalışma bölgelerinde hedef maddelerin önceden gözlemler Protokol bölümünde Aşama 1.1'de tarif edildiği, yapılmalıdır. Örneğin, bazı çiçek ziyaretçilerin teşhisi bir alanda gözlemler veya kamera resim dayanılarak yapılır. Bazı çiçek ziyaretçi nedeniyle ayırt edilemez morfolojik özelliklerin ya da sırasıyla halictid arı veya gece hawkmoths, çabuk ziyaret faaliyetleri, ilk bakışta tespit etmek zor taksonomik gruplara aitti. Bu nedenle, çiçek ziyaretlerde ön araştırma belirlemek ve her ziyaret kaydetmek için yardımcı olabilir. Tamamen çevre koşullarının etkisini anlamak için, gözlemleri için uygun çalışma siteleri seçmek önemlidir. tozlaşma görünümü ve modeller değişebilir çünkü Örneğin, yağışlı koşullar dölleyici gözlemleri için uygun değildir. EğerSeçilen siteler çevre koşullarında dalgalanma vardı, çalışma amaçlarını analiz etmek için toplandı yeterli gözlem verisi orada olmayabilir. Alternatif sonuçlar nedeniyle dölleyici topluluğunun 39 bileşimini etkileyen iklim şartlarında farklılıklar nedeniyle yanlış olabilirdi.

Bu çalışmada, çiçek ziyaretçiler görsel gözlemler ve video kayıtları (Tablo 1) kullanılarak incelenmiştir. Bu iki yöntem, avantajları ve dezavantajları vardır. görsel gözlemler, nesneler farklı açılardan görülebilir ve daha spesifik görülebilir. Kayıt sadece saha notları veya dijital fotoğraf gibi kalır Ancak, hedefleri mevcut bilgi sınırlıdır. Buna karşılık, çiçek ziyaretçiler defalarca kaydedilen videoları kullanılarak kontrol edilebilir. Ne yazık ki, bu yöntem, out-of-focus ve yetersiz aydınlatılmış görüntüler gibi analizler için uygun olmayan kayıtlar, üretmek eğilimindedir. Bu yöntemlere ek olarak, some özgü kayıt teknikleri son yıllarda geliştirilmiştir. Örneğin, bazı orkide bitkiler gibi nadir tozlaştırıcılar ile çiçekli bitkiler olarak, dijital kameralar kullanılarak aralık fotoğrafçılık dölleyici tanımlama 40 için etkili bir yaklaşımdır. Bir video hareket algılama sensörü ile bir dijital video kamera gece bile 41 de tozlayıcı hızla hareket eden, çiçekler tozlaşmanın hareketinin net görüntüler kaydedebilirsiniz. Ayrıca, yüksek hızlı kamera aynı zamanda stigma 42 her tozlayıcı temas gibi yavaş pollinator hareketlerini gözlemlemek için kullanılır olmuştur. Video kayıt ve dijital fotoğraf arazi gözlemleri için ortak yöntemlerdir ve her yöntemin özelliklerini anlamak ve en uygun olanı seçmek önemlidir.

Torbalama deneyleri L. polinatör bağımlılığı derece önerilen sanguinea var. sanguinea (Tablo 2). Bu yöntemlerde, kritik bir adıms çanta ve kafesleri hazırlanması bulunmaktadır. Bu durumda, kullanılan çanta çiçek (Şekil 1d) için uygun bir boyutu vardı; Bununla birlikte, bütün bitki bireyleri kapsayabilir olan daha büyük bir boyut veya böcek hariç ağları hazırlanması için gerekli olabilir. "Otomatik kendini" tedavi birkaç meyve ama daha büyük bir tohum-set oranı vardı ve bu damgalama ve polen bağlı torbalar arasındaki temas sebep olmuş olabilir. Bu tür hatalar, her deney amaçları için uygun yöntemler kullanılarak engellenebilir. Kırma tomurcukları için bagging kırma-bud aşamasında (Tablo 2) küçük arılar tarafından tozlaşma gösterdi. Küçük arılar açılış çiçekleri ziyaret eden diğer böcekler daha uzun polen toplamak için kırılma tomurcukları işlemek eğiliminde. Bu davranış farklılıkları kırma-bud tozlanma diğer tozlanma süreçleri daha yüksek tozlaşma verimliliği yok düşündürmektedir. Başına döllenme başarı bu davranış farklılıkları ortaya koymakHer tozlayıcı tek ziyaret ya da tozlanma verimleri 43,44 değerlendirilmelidir. Açılmamış, Torbalı tomurcukları hazırlayarak, kırılma-tomurcuk tozlaşma üreme yönleri üzerinde tek ziyaret etkilerini tahmin etmek mümkün oldu. Ayrıca, kafes deneyde, açılmamış tomurcukları muhafaza edilmiştir. Bu yöntem yalnızca çiçeklenme aşamasında küçük arılar tarafından tozlaşma etkinliğini değerlendirmek için kullanılan olamazdı. Bir alternatif yöntem tamamen açık kafesli çiçekler kadar tüm çiçek ziyaretçilerin boyutundan daha küçük boşlukları olan bir bezle kafes kapsayacak şekilde olacaktır.

Mevcut deneyler iyi sonuçlar sağladığı rağmen, saha deneyleri, bitki-pollinator etkileşimleri üzerinde sadece sınırlı bilgi ortaya koymuştur. Örneğin, küçük arılar tarafından kırma-bud tozlanma elekten geçirme ya da geitonogamous tozlaşma teşvik olabilir varsayılmıştır. küçük arılar kırma tomurcukları etrafında hareket ederken bu tozlaşma işlemi gerçekleşir. Bazı polen taneleri canKolayca stigma aynı çiçekten yapılabilir. Ayrıca, vücut büyüklüklerine göre tahmin edilen küçük arıların yiyecek arama aralıkları polen dağılma 45,46 kısa aralıkları teşvik kısa idi. Bireyler arasında polen hareketleri floresan boya 47,48 ile etiketlenmiş polen kullanılarak izlenebilir, ancak bu tahminler, sadece saha deneyleri kullanarak araştırmak zordur. Örneğin, Güçlendirilmiş parça uzunluğu polimorfizmi veya mikro-işaretçileri, her bir tohum, polen donör aynı ya da farklı bireyler 49,50 türetilmiş olup olmadığını tahmin etmek için de kullanılabilir. Son yıllarda, conspecific bitkiler arasında polen hareketleri tek polen genotipleme teknikleri 35 kullanılarak takip edildi. Bu moleküler yöntem tozlanma verimliliği 36 değerlendirmelerine ilişkin anlamları göstermek için kullanılır olmuştur. Mevcut durumda, bu moleküler teknik dö kırma tomurcukları polen taneleri, gelişi pozisyonlarını ortaya koyabilirGHT kırma tomurcukları ve tam açılmış çiçekler arasında gen akışının derecelerini gösterir. Bu nedenle, saha çalışması ve moleküler analizler hem dayanan kapsamlı bir araştırma planı, tozlaşmanın etkilerini ortaya çıkarmak için gereklidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Dodd, M. E., Silvertown, J., Chase, M. W. Phylogenetic analysis of trait evolution and species diversity variation among angiosperm families. Evolution. 53 (3), 732-744 (1999).
  2. van der Niet, T., Johnson, S. D. Phylogenetic evidence for pollinator-driven diversification of angiosperms. Trends Ecol. Evol. 27, 353-361 (2012).
  3. Bascompte, J., Jordano, P. Plant-animal mutualistic networks: the architecture of biodiversity. Ann. Rev. Ecol. Evol Syst. 38, 567-593 (2007).
  4. Losos, J. B., Ricklefs, R. E. Adaptation and diversification on islands. Nature. 457, 830-836 (2009).
  5. Schnitzler, J., et al. Causes of plant diversification in the cape biodiversity hotspot of south africa. Syst. Biol. 60, 1-15 (2011).
  6. Stebbins, G. L. Adaptive radiation of reproductive characteristics in angiosperms I: pollination mechanisms. Ann. Rev. Ecol. Syst. 1, 307-326 (1970).
  7. Ne'eman, G., Jürgens, A., Newstrom-Lloyd, L., Potts, S. G., Dafni, A. A framework for comparing pollinator performance: effectiveness and efficiency. Biol. Rev. 85, 435-451 (2010).
  8. Waser, N. M., Chittka, L., Pirce, M. V., Williams, N. M., Ollerton, J. Generalization in pollination systems, and why it matters. Ecology. 77 (4), 1043-1060 (1996).
  9. Sahli, H. F., Conner, J. K. Visitation, effectiveness and efficiency of 15 genera of visitors to wild radish, Raphanus raphanistrum (Brassicaceae). Am. J. Bot. 94, 203-209 (2007).
  10. Moeller, D. A. Pollinator community structure and sources of spatial variation in plant-pollinator interactions in Clarkia xantiana. ssp. xantiana. Oecologia. 142 (1), 28-37 (2005).
  11. Keys, R. N., Buchmann, S. L., Smith, S. E. Pollination effectiveness and pollination efficiency of insects foraging Prosopis velutina.in south-eastern Arizona. J. Appl. Ecol. 32 (3), 519-527 (1995).
  12. Pedron, M., Buzatto, C. R., Singer, R. B., Batista, J. A. N., Moser, A. Pollination biology of four sympatric species of Habenaria (Orchidaceae: Orchidinae) from southern. J. Linn. Soc. 170, 141-156 (2012).
  13. Phillips, R. D., et al. Caught in the act: pollination of sexually deceptive trap-flowers by fungus gnats in Pterostylis (Orchidaceae). Ann. Bot. 113, 629-641 (2014).
  14. Mayfield, M. M., Waser, N. M., Price, M. V. Exploring the "most effective principle" with complex flowers: bumblebees and Ipomopsis aggregata. Ann. Bot. 88, 591-596 (2001).
  15. Herrera, C. M. Components of pollinator "quality": comparative analysis of a diverse insect assemblage. Oikos. 50, 79-90 (1987).
  16. Hargreaves, A. L., Weiner, J. L., Eckert, C. G. High-elevation range limit of an herb is neither caused nor reinforced by declining pollinator service. J. Ecol. 103, 572-584 (2015).
  17. Motten, A. F. Reproduction of Erythronium umbilicatum. (Liliaceae): pollination success and pollinator effectiveness. Oecologia. 59, 351-359 (1983).
  18. Betts, M. G., Hadley, A. S., Kress, W. J. Pollinator recognition by a keystone tropical plant. Proc. Natl. Acad. Sci. 112 (11), 3433-3438 (2015).
  19. Schemske, D. W., Horvitz, C. C. Variation among floral visitors in pollination ability: a precondition for mutualism specialization. Science. 225 (4661), 519-521 (1984).
  20. Spears, E. E. A direct measure of pollinator effectiveness. Oecologia. 57, 196-199 (1983).
  21. Sun, M., Ritland, K. Mating system of yellow starthistle (Centaurea solstitialis.), a successful colonizer in North America. Heredity. 80, 225-232 (1998).
  22. Suetsugu, K. Autogamous fruit set in a mycoheterotrophic orchid Cyrtosia septentrionalis. Plant Syst. Evol. 299, 481-486 (2013).
  23. Dupont, Y. L. Evolution of apomixis as a strategy of colonization in the dioecious species Lindera glauca. (Lauraceae). Popul. Ecol. 44, 293-297 (2002).
  24. Ramsey, M. Ant pollination of the perennial herb Blandfordia grandiflora (Liliaceae). Oikos. 74, 265-272 (1995).
  25. Moog, U., Fiala, B., Federle, W., Maschwitz, U. Thrips pollination of the dioecious ant plant Macaranga hullettii.(Euphorbiaceae) in Southeast Asia. Am. J. Bot. 89 (1), 50-59 (2002).
  26. Stokes, C. J., Yeaton, R. I. Population dynamics, pollination ecology and the significance of plant height in Aloe candelabrum. Afr. J. Ecol. 33, 101-113 (1995).
  27. Hargreaves, A. L., Harder, L. D., Johnson, S. D. Aloe inconspicua.: The first record of an exclusively insect-pollinated aloe. S. Afr. J. Bot. 74, 606-612 (2008).
  28. Botes, C. B., Johnson, S. D., Cowling, R. M. The birds and the bees: using selective exclusion to identify effective pollinators of African tree aloes. Int. J. Plant. Sci. 170 (2), 151-156 (2009).
  29. Kawano, S. Life-history monographs of Japanese plants. 13: Lycoris sanguinea.Maxim (Amaryllidaceae). Plant Spec. Biol. 24, 139-144 (2009).
  30. Yamaji, F., Ohsawa, A. T. Breaking-bud pollination: a new pollination process in partially opened flowers by small bees. J. Plant Res. 128 (5), 803-811 (2015).
  31. Sun, M., Gross, K., Schiestl, F. P. Floral adaptation to local pollinator guilds in a terrestrial orchid. Ann. Bot. 113, 289-300 (2014).
  32. Sletvold, N., Trunschke, J., Wimmergren, C., Ågren, J. Separating selection by diurnal and nocturnal pollinators on floral display and spur length in Gymnadenia conopsea. Ecology. 93, 1880-1891 (2012).
  33. R Core Team. A language and environment for statistical computing. , R Foundation for Statistical Computing. Vienna, Austria. (2014).
  34. IBM Statistics Version 21. , International Business Machines Corp. Boston, Mass. (2012).
  35. SAS Version 9.2. , SAS Institute. Cary, NC, USA. (2009).
  36. Ma, B., Tarumoto, I., Morikawa, T. Cytological studies on selfed plants and interspecific crosses produced in four species of genus Lycoris.(Amaryllidaceae). Sci Rep Coll Agric Osaka Pref Univ. 52, 13-18 (2000).
  37. Ma, B., Tarumoto, I., Nakamura, N., Kunitake, H. Production of interspecific hybrids between Lycoris incarnata.and four other Lycoris.species through embryo culture. J Japan Soc Hortic Sci. 70, 697-703 (2001).
  38. Dafni, A. Pollination ecology: a practical approach. , Oxford University Press. Oxford, UK. (1992).
  39. Abrahamczyk, S., Kluge, J., Gareca, Y., Reichle, S., Michael, K. The influence of climatic seasonality on the diversity of different tropical pollinator groups. PLoS One. 6 (11), e27115 (2011).
  40. Suetsugu, K., Hayamizu, M. Moth floral visitors of the three rewarding Platanthera. orchids revealed by interval photography with a digital camera. J. Nat. Hist. 48, 1103-1109 (2014).
  41. Steen, R. Pollination of Platanthera chlorantha.(Orchidaceae): new video registration of a hawkmoth (Sphingidae). Nord. J. Bot. 30, 623-626 (2012).
  42. Sakamoto, R. L., Morinaga, S., Ito, M., Kawakubo, N. Fine-scale flower-visiting behavior revealed by using a high-speed camera. Behav. Ecol. Sociobiol. 66, 669-674 (2012).
  43. Johnson, S. D., Steiner, K. E. Generalization versus specialization in plant pollination systems. Trends Ecol. Evol. 15, 140-143 (2000).
  44. King, C., Ballantyne, G., Willmer, P. G. Why flower visitation is a poor proxy for pollination: measuring single-visit pollen deposition, with implications for pollination networks and conservation. Methods Ecol. Evol. 4, 811-818 (2013).
  45. Gathmann, A., Tscharntke, T. Foraging ranges of solitary bees. J. Anim. Ecol. 71, 757-764 (2002).
  46. Greenleaf, S. S., Williams, N. M., Winfree, R., Kremen, C. Bee foraging ranges and their relationship to body size. Oecologia. 153, 589-596 (2007).
  47. Rademaker, M. C. J., De Jong, T. J., Klinkhamer, P. G. L. Pollen dynamics of bumble-bee visitation on Echium vulgare. Func. Ecol. 11, 554-563 (1997).
  48. Adler, L. S., Irwin, R. E. Comparison of pollen transfer dynamics by multiple floral visitors: experiments with pollen and fluorescent. Ann. Bot. 97, 141-150 (2006).
  49. Krauss, S. Complete exclusion of nonsires in an analysis of paternity in a natural plant population using amplified fragment length polymorphism (AFLP). Mol. Ecol. 8, 217-226 (1999).
  50. Gerber, S., Mariette, S., Streiff, R., Bodenes, C., Kremer, A. Comparison of microsatellites and amplified fragment length polymorphism markers for parentage analysis. Mol. Ecol. 9, 1037-1048 (2000).
  51. Matsuki, Y., Isagi, Y., Suyama, Y. The determination of multiple microsatellite genotypes and DNA sequences from a single pollen grain. Mol. Ecol. 7, 194-198 (2007).
  52. Hirota, S. K., et al. Pollinator-mediated selection on flower color, flower scent and flower morphology of Hemerocallis.: Evidence from genotyping individual pollen grains on the stigma. PLoS One. 8 (12), e85601 (2013).

Tags

Çevre Bilimleri Sayı 117 dölleyici gözlem video kayıt ziyaret torbalama deney kafes deneyi kırılma-bud tozlanma,
Tozlaşma Ekoloji Saha Deneyleri: Örneği<em&gt; Lycoris sanguinea</em&gt; Var.<em&gt; sanguinea</em
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Yamaji, F., Ohsawa, T. A. Field… More

Yamaji, F., Ohsawa, T. A. Field Experiments of Pollination Ecology: The Case of Lycoris sanguinea var. sanguinea. J. Vis. Exp. (117), e54728, doi:10.3791/54728 (2016).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter