التجارب مجال التلقيح البيئة: حالة

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

للكشف عن فعالية الملقحات من الأنواع النباتية معين، وقد وضعت أساليب متعددة من التجارب الميدانية. وتوضح هذه الدراسة الأساليب الأساسية من التجارب الميدانية لعلم البيئة التلقيح باستخدام دراسة الحالة من المذئبة الدموية للفار. الدموية للوآلية التلقيح جديدة، وكسر برعم التلقيح.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

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).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

التفاعلات مصنع الملقحات ومن الأمثلة البارزة لدراسة علم الأحياء التطوري وعلم البيئة. ويعتقد أن علاقات المنفعة المتبادلة بين الزهور والملقحات قد روجت لتنويع نبتة كاسية البذور 1،2 نتيجة الانتقاء الطبيعي، على الرغم من العوامل الحيوية وغير الحيوية الأخرى مارست أيضا تأثير 3،4،5. ويعتقد أيضا أن الصفات الأزهار تغيرت للتكيف مع الملقحات الأكثر فعالية، وإنتاج المزيد من الفاكهة والبذور 6. وقد شيدت هذه المعتقدات على الرغم من الدراسات الكبيرة على أساس مؤشرات مختلفة، مثل فعالية التلقيح، التي تنطوي على تفسيرات مختلفة 7.

وزار النباتات المزهرة التي المعمم أنظمة التلقيح بواسطة أنواع مختلفة من الملقحات 8. هنا، تم تعريف الزوار زهرة من الفصائل الحيوانية التي زارت للحصول على مكافأة من الزهور، وحددت الملقحات كزوار الأزهار التي تلقح.بعض من هؤلاء الزوار تحمل حبوب اللقاح مناوع إلى جروح الزهور زار ويمكن أن تصنف على أنها الملقحات. قد يكون غيرهم من الزوار أيضا بعض حبوب اللقاح ضمن النوع. لأنها قد إجراء أقل التلقيح بسبب عدم التطابق السلوكية أو المورفولوجية بين الملقحات والزهور. هذه الاختلافات المماثلة في المساهمة في إعادة إنتاج مصنع يمكن أن تنتج درجات متفاوتة من الضغوط الانتقائية على الصفات الأزهار ويمكن أن تسبب الاختلاف على التكيف للنباتات المزهرة. لذلك، على الرغم من أن تكوين المجتمع الملقحات ووفرة الأنواع النسبية هامة 10، وتقييم دقيق لفعالية كل زائر لأمر بالغ الأهمية أيضا لتحديد التكيف و / أو العمليات التطورية للنباتات.

في هذه الدراسة تم تحديد التقديرات الكمية للكفاءات الملقحات، الذي يعرف بأنه إنتاج الفاكهة والبذور في تردد الزيارة، 11. المواصفاتوقد لوحظت المنشأ وتردد من كل زائر الأزهار، وقدرت الآثار الإنجابية على الزهور التي تمت زيارتها. تسجيل مرة الأزهار من خلال الملاحظات الإنسان هو أسلوب الكلاسيكية في علم البيئة التلقيح. ومع ذلك، وهذه الطريقة يفرض عبئا كبيرا على المراقبين، الذين يطلب منهم البقاء في الجبهة من النباتات واتخاذ الحذر، والقياسات على المدى الطويل. في الآونة الأخيرة، وتقنيات تصوير وتسجيل تطورت بشكل سريع، ومكنت منخفضة التكلفة كاميرات الفيديو الرقمية مقدمة من تسجيل الفيديو الملاحظات الملقحات 12،13. ويمكن لهذه الطرق تيسير جمع معلومات أساسية عن زوار الأزهار، ويمكن أن تساعد على تطوير فهم البيئة التلقيح من الأنواع النباتية المستهدفة.

ومع ذلك، لا يرتبط الترددات الزيارة من الملقحات بالضرورة إلى فعالية تلقيحه 7،14، وأنه من المهم لتقييم الآثار النوعية من كل الملقحاتعلى اللياقة البدنية زهرة. وقد قدر فعالية التلقيح من خلال عدد من حبوب اللقاح على الندبات 15،16، 17،18 أنبوب اللقاح النمو والفواكه و / أو إنتاج البذور 19،20. التعبئة التجارب، التي أجريت باستخدام أكياس الزوار الحصري، هي طرق نموذجية لاختبار التوافق الذاتي، إعراس ذاتي 21،22، ووجود apomixes 23. بالإضافة إلى ذلك، تم في كثير من الأحيان إجراء تقييم فعالية التلقيح لالملقحات معينة في تجميع الزائر في بيئات حيث اقتصرت زوار الأزهار الأخرى (أي سلك القفص، النت، أو كيس مع شبكة صغيرة بما يكفي لاستبعاد الملقحات الكبيرة التي هي مجموعة على النباتات المزهرة). على سبيل المثال، أجريت التجارب التعبئة مع أكياس شبكية صغيرة للكشف عن قدرة التلقيح من النمل أو التربس 24،25. وعلاوة على ذلك، فقد أظهرت التجارب استبعاد الطيور باستخدام قفص الأسلاك أو شبكة الملقحات فعالة من الأنواع الألوة26-28.

وكان الهدف من هذه الدراسة: 1) لإدخال الأساليب المستخدمة في ورقة سابقة و 2) لتحسين هذه الأساليب للاستخدام العام في دراسات أخرى على الزوار الأزهار، ترددات زيارتهم، وتأثيرها على اللياقة البدنية محطة المذئبة الدموية للفار. الدموية للهي واحدة من الأنواع المدرجة في جنس المذئبة، والتي يتم توزيعها على نطاق واسع في جميع أنحاء اليابان وضيق في كوريا 29 ولها شكل قمع، البرتقالي المحمر الزهور (الشكل 1A). وكشفت دراسة سابقة أن L. وقد زار الدموية للفار. الدموية للمن أنواع الحشرات متعددة، بما في ذلك الأنواع نحلة صغيرة مجهولة الهوية وأكبر الأنواع Amegilla فلوريا 29. ومع ذلك، لم يتم تحديد فعالية ترددات الزيارة وتلقيح هؤلاء الزوار. أجريت الملاحظات الملقحات لتحديد زوار الأزهار أولا. وقد obse الزيارة من قبل النحل الصغيرةrved على الزهور التي لم يفتح تماما بعد (كسر براعم، أرقام 1B، ج). انتقلت النحل الصغيرة على عجل حول anthers undehisced في براعم كسر وجمعت حبوب اللقاح باستخدام الفك السفلي لها. كانت فرضية أن النحل الصغيرة يمكن أن تكون الملقحات في مرحلة كسر برعم لأن الفجوات بين anthers والندبات في الزهور كانت أصغر من طول الجسم من النحل. لذلك، أجريت تجارب التعبئة لاختبار قدرة تلقيح النحل الصغيرة في مرحلة كسر برعم، وبالإضافة إلى ذلك لدراسة استراتيجيات الإنجابية للL. الدموية للفار. الدموية لل. وقد حصل هؤلاء البراعم بعد النحل الصغيرة التي تمت زيارتها، مما سمح تقدير القدرة تلقيح النحل. تم قفص الأفراد مع براعم فتحها. تم استخدام قفص شبكة صغيرة، التي من خلالها فقط النحل الصغيرة يمكن أن تمر، السماح لتقدير الكفاءة تلقيح النحل الصغيرة في جميع أنحاء ابحث عن المزيد: كاملمرحلة الحلبة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: تستند هذه المادة على عملنا السابق 30. وطبع بعض أجزاء بإذن من الجمعية النباتية من اليابان والوثاب اليابان.

1. مراقبة الزهور آخر

  1. اختيار الحقول المراقبة
    1. ابحث في المناطق التي يتم فيها توزيع المواد النباتية، وتحديد مواقع الدراسة مرشح استخدام موارد موثوق بها، مثل الكتب المصورة والمجلات الأكاديمية، الخ ضبط عدد من مواقع الدراسة لتتناسب مع أهداف البحث (على سبيل المثال، مجموعة واسعة من المواقع ل المقارنة بين زوار زهرة في جميع أنحاء اليابان).
    2. تحقق من المواقع السكان المرشح المختار والمسافات من المنطلقات ذات الصلة، مثل معاهد البحوث وأماكن الإقامة، إذا كانت هناك حاجة البحوث الطويلة الأمد.
    3. تقريبا كل تقدير حجم السكان حسب إحصاء عدد الأفراد مصنع في وحدة المساحة. تحديد عدد كبير من السكان لتجربة التلاعبق باستخدام العديد من الأفراد النبات.
    4. قبل مراقبة زوار الأزهار
      1. تقرر التي تستهدف الأفراد في كل منطقة سيحتفل خلال نفس الفترة الزمنية، اعتمادا على الكثافة السكانية. اختر 5-10 الزهور افتتح حديثا أو كسر براعم الزهور كما المستهدفة، ورفض تلك المتدهورة التي فتحت بالفعل.
      2. بدء الملاحظة البصرية لمدة يوم كامل، لأن الزهور يمكن أن يزوره الملقحات مختلفة في أوقات مختلفة تتراوح 31،32.
      3. على ورقة التسجيل، تسجيل اسم الأنواع من الزوار الأزهار ووقت كل زيارة لكل ساعة لكل زهرة.
      4. مراقبة عن كثب ما إذا كان زوار الأزهار تلمس anthers و / أو الندبات. إذا فعلوا ذلك، تسجيل الزوار والملقحات. إذا كان زوار الأزهار فقط زيارة الزهور ولا تلمس الجهاز التناسلي، وتسجيلها من الزوار.
      5. باستخدام صافي الحشرات أو يدوية الصنع الشافطة، التقاط زوار الأزهار لتحديد والحفاظ عليها كما العينات (الشكل 1F). قتل زوار المحاصرين بسرعة مع خلات الإيثيل أو ضغط الإصبع على الصدر، والحفاظ عليها في كيس لينة أو في أنبوب من البلاستيك أو حالة مع الإيثانول بنسبة 100٪.
      6. بعد الملاحظة، وتحديد أسماء معينة من العينات باستخدام الميزات المورفولوجية أو، في حالة وجود صعوبات في تحديد الهوية، وطلب مساعدة من الخبراء لكل مجموعة تصنيفية.
  2. المراقبة في الميدان
    1. تحديد مواقع البحث على أساس إمكانية الوصول إليها، وحجم السكان، وعدد من الزوار الأزهار. اختيار الفترات الزمنية التي تشمل عينة تمثيلية من الزوار الأزهار في موسم الإزهار، وتحديد فترات الملاحظة على أساس أهداف البحث (على سبيل المثال، للبحث عن تقلبات الزيارة التردد من قبل الزوار الأزهار، يجب تعيين فترات زمنية طويلة).
    2. إعداد أجهزة التسجيل اللازمة، مثل كاميرات الفيديو الرقمية (على سبيل المثال، لتسجيل يلة، وكاميرات الفيديو مع وظيفة الأشعة تحت الحمراء وينبغي أن تستخدم).
    3. حدد الزهور الهدف بنفس الطريقة بالنسبة لل1.1.4.
    4. إصلاح كاميرات الفيديو لحوامل الألمنيوم. ضبط كاميرات مع حوامل أمام الأفراد المستهدفة، ما يقرب من 50 سم بعيدا.
    5. فحص وتعديل كمية الضوء والتركيز من المواد على ما يعرض على الشاشة من الكاميرات قبل التصوير.
    6. بدء الملاحظة البصرية والتصوير الفيديو في نفس الوقت عن المناطق الزمنية المناسبة حسب تقديرات-الملاحظات قبل (في هذه الحالة، كانت فترات الملاحظة لأكثر من ست ساعات في المتوسط، من حوالي 5:00 حتي 13:00 مساء ).
    7. التعرف على أسماء الأنواع من الزوار والملقحات، وتسجيل أسمائهم وأوقات زياراتهم على أوراق تسجيل.
    8. التقاط وتحديد الزوار والملقحات في نفس الطريقة كما في 1.1.4.5.
    9. كرر الخطوات من 1.2.1 إلى 1.2.7 لكل observatioفترة ن. تعيين فترات الملاحظة على أساس أهداف البحوث والبيانات ما قبل الملاحظة.
  3. تحليل البيانات وبعد مراقبة
    1. التعرف على أسماء الأنواع من العينات الملتقطة بعد مراقبة الملقحات في نفس الطريقة كما في 1.1.4.6.
    2. تحقق من مقاطع الفيديو ولاحظ أسماء الأنواع وأوقات زيارتهم في نفس الطريقة كما في الملاحظة البصرية.
    3. حساب الترددات الزيارة في زهرة لكل ساعة من كل زائر الأزهار من بيانات رصد وتسجيل الفيديو المرئية. قارن هذه الترددات إحصائيا بين المواقع وسنوات من كل زائر باستخدام الأساليب الإحصائية المناسبة بناء على الإحصاءات الأساسية واستخدام البرمجيات المناسبة، مثل R، SPSS، و / أو SAS 33-35 (على سبيل المثال، وتحليل التباين الثنائي (أنوفا ) مع اختلاف كبير (HSD) اختبار توكي وصادقة في برنامج R).

2. التعبئة وقفص التجارب

  1. الاستعدادات لتكييس والتجارب قفص
    1. للتجارب التعبئة، وإعداد الحقائب التي لها أحجام شبكة صغيرة (~ 0.5-1 مم) واستخدامها لمنع تماما زهرة الزيارة (على سبيل المثال، تم استخدام أكياس النسيج غير المنسوجة للتجارب التعبئة في عامي 2011 و 2012).
    2. للتجارب القفص، وإعداد شبكة سلكية أو البلاستيك لوحات مع قطر التي يسمح للزوار الهدف أصغر بالمرور لكنها لا تشمل أكبر منها، وربط هذه المجالس شبكة لتشكيل القفص. تأكد من عدم وجود ثغرات أكبر من قطر شبكة. ضبط حجم وشكل أقفاص استنادا إلى الأنواع النباتية المستهدفة والأرقام الفردية.
  2. التجارب التعبئة
    1. اختيار 30 فردا لكل معاملة التي لديها أي ضرر من الحيوانات العاشبة أو من بيئة قاسية. لتلقي العلاج، واختيار زهرة واحدة من كل مصنع الفردي، أو استخدام الزهور الفردية في مصنع واحد.
    2. حقيبة رانه استهداف الزهور في الميدان بعد اصفة إياهم مع شريط (الرقم التسلسلي والأبجدية، الشكل 1G). يجب الحرص على عدم لمس anthers أو الندبات داخل أكياس لتجنب إمكانية التلقيح الذاتي.
    3. بعناية إصلاح أكياس لالزهور باستخدام سلسلة لينة أو سلك (1D الشكل).
    4. وضع بعناية الزهور الفردية تستقيم مع الدعم باستخدام سلسلة لينة أو أسلاك لدعم الأفراد من الميل أو الانهيار تحت وطأة أكياس أو الرياح، حسب الاقتضاء. تطور أو الرياح سلسلة أو أسلاك بهدوء حول ساق من شخص المستهدف، وذلك ليس لخلق الضرر.
    5. العلاج في التجارب التعبئة
      1. لعلاج "السيطرة"، ونعلق التسميات الى الزهور المستهدفة وإجراء أي علاج. السماح للزائرين الأزهار لزيارة بحرية.
      2. لعلاج "التهجين"، تغطية البراعم حتى زهرة، ثم قم بإزالة anthers من الزهور حصل. وضع بعض polleالحبوب ن من الأفراد متعددة على الندبات.
      3. لعلاج "إخصاب ذاتي"، تغطية البراعم حتى الزهور مفتوحة، ووضع حبوب اللقاح من نفس الزهور على الندبات الخاصة بهم. تغطية هذه الزهور المعالجة مرة أخرى.
      4. لعلاج "لصناعة السيارات في النفس"، تغطية براعم بأكياس حتى نهاية موسم الإزهار.
      5. لعلاج "برعم كسر"، وتحديد براعم كسر التي تمت زيارتها ومراقبة دخول أو خروج النحل الصغيرة (أرقام 1B، ج). إزالة anthers من براعم كسر لمنع ترسبات غبار الطلع المتكررة على الزهرة نفسها بعد الزيارة التي كتبها النحل الصغيرة، وحقيبة هذه البراعم بسرعة لمنع مزيد من الزيارات.
      6. لعلاج "مزهرة"، حقيبة البراعم حتى المرحلة الافتتاحية لتجنب الزيارات في مرحلة كسر برعم. بعد ذلك، إزالة أكياس والسماح للزوار لجمع الرحيق وحبوب اللقاح.
      7. لعلاج "براعم"،إزالة anthers من براعم فتحها وتهجين لهم بشكل مصطنع. حقيبة هذه البراعم بسرعة لمنع الزيارات زهرة.
  3. تجارب قفص
    1. تغطية الأفراد مصنع الهدف مع أقفاص المعدة. توفيق أوضاع الزهور في قفص من جهة لمنع الاتصال وحبوب اللقاح ترسبات بين جروح مختلفة (الشكل 1E).
    2. لعلاج "قفص"، حدد الأفراد مع براعم فتحها ووضع الملصقات عليها لتحديد الزهور المحدد. قفص الأفراد مع البراعم وصفت لرفض التأثيرات من قبل إنشاء أقفاص (أي والحشرات من الزهور لا يمكن زيارة براعم مفتوحة، ويمكن تقديرها إلا آثار الحشرات التي زيارة بعد وضع أقفاص).
    3. إرفاق أقفاص بحزم على الأرض باستخدام أعمدة الحديد لمنع دخول من قبل الزوار بين قاعدة القفص والأرض.
  4. تحليلات البيانات آفثالثا تكييس والتجارب قفص
    1. جمع كل من الزهور وصفت في نهاية موسم الإزهار (الشكل 1G) عن طريق قطع وفصل لهم من الأفراد الأمهات. الحفاظ على كل عينة على حدة وصفت لمنع تلوث بهم.
    2. تحقق من وجود أو عدم وجود مجموعة الفواكه على كل صفت flower.Record الأرقام البذور من كل فاكهة في حالة وضع الفاكهة.
    3. حساب نسبة أعداد الفاكهة في زهرة (نسبة مجموعة الفواكه، الذي يعرف بأنه عدد من الفواكه مقسوما على عدد من الزهور) وأعداد البذور في ثمرة ناضجة (نسبة البذور، مجموعة، والذي يعرف بأنه عدد من البذور مقسوما على عدد من البويضات) باستخدام كافة الأرقام المسجلة.
    4. إحصائية مقارنة fruit- والبذور مجموعة النسب بين معالجات باستخدام الأساليب المناسبة والبرامج، مثل تلك المذكورة في 1.3.3 (على سبيل المثال، في اتجاه واحد أنوفا مع HSD توكي أو اختبار فيشر الدقيق في R البرنامج 33).
    5. التحقيقات من المواد باستخدام نتائج التجارب التعبئة
      1. لاختبار الحاجة إلى الملقحات الحيوانية، إحصائيا مقارنة النتائج بين "السيطرة" والعلاجات "لصناعة السيارات في النفس".
      2. لتقدير درجة الحد حبوب اللقاح، مقارنة "مراقبة" والعلاجات "التهجين".
      3. لاختبار التوافق الذاتي، قارن "التهجين" والعلاجات "إخصاب ذاتي".
    6. تقييم التأثيرات كسر برعم التلقيح
      1. مقارنة "السيطرة" و "براعم" العلاجات لتحديد ما إذا كانت جروح براعم كسر ناضجة التناسل وعما إذا كان يمكن استخدامها قيمة العلاج "السيطرة" للسيطرة على مرحلة كسر برعم.
      2. مقارنة "السيارات عن النفس" ومعالجات "كسر برعم" لتحديد ما إذا كان نجاح الإنجاب من الزهور التلقيح مع النحل الصغيرة في كسرمرحلة -bud أعلى إحصائيا من ذلك من النباتات أداء إعراس ذاتي (أي، لاختبار وجود التلقيح كسر برعم). بعد ذلك، ومقارنة هذه العلاجات اثنين مع "السيطرة" لتقدير كفاءة التلقيح التلقيح كسر برعم.
      3. مقارنة "كسر برعم"، "قفص"، و "" العلاجات المزهرة لتقدير التأثيرات الإنجابية للتلقيح كسر برعم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وقد تم اختيار خمس سكان لملاحظات الملقحات. في مرحلة ما قبل الملاحظة، وتأكدت الزيارات من مختلف أنواع الحشرات والزهور فتح والنحل الصغيرة لبراعم كسر. كشفت ملاحظات الزوار الأزهار أن معظم الزوار إلى جميع مواقع الدراسة خمسة من الأفراد من الأنواع نحلة صغيرة japonicum Lasioglossum. أظهر مجموع سجل الزيارة أن النسب زيارة من هذا النوع كانت أكثر من 90٪ في ثلاثة مواقع (الشكل 2). في المقابل، كانت نسب الزائر الثاني الأكثر شيوعا، Amegilla فلوريا، أي أقل من 10٪ في هذه المجالات. لمست هذه الأنواع النحل أيضا الندبات من الزهور التي تمت زيارتها، وأنها سجلت كملقحات. زوار زهرة المتكررة الأخرى، مثل Episyrphus balteatus، جمع حبوب اللقاح من دون اتصال مع الندبات، وحددت على أنها زوار. في موقع واحد، وأظهرت التحليلات البيانات إلى أن الزيارةكانت ترددات النحل الصغيرة التي سجلتها الملاحظات البصرية أعلى بكثير من تلك التي سجلت عن طريق الفيديو (الجدول 1: في اتجاه واحد أنوفا: 2 الموقع: مدافع = 1، F = 0.471، P = 0.50؛ الموقع 3: مدافع = 1، F = 12.12 ، P <0.001، الموقع 4: مدافع = 1، F = 1.019، P = 0.33، الموقع 5: مدافع = 1، F = 1.605، P = 0.22، على التوالي).

أجريت التعبئة وقفص التجارب في الموقع 1 في عام 2011 وأكياس قماش 2012. غير المنسوجة، مع حجم شبكة أصغر من أحجام الجسم من زوار الأزهار، وأقفاص سلكية شبكة، مع شبكة أكبر من النحل صغيرة ولكنها أصغر حجما من الزوار الآخرين، كانوا على استعداد. وقد لوحظت الزيارات المتكررة من النحل الصغيرة إلى الزهور في قفص، وطبقت أقفاص. أظهرت نتيجة للعلاج "برعم كسر" القدرة تلقيح النحل الصغيرة زيارة براعم كسر. مقارنات من الفاكهةوكشفت مجموعات البذور بين العلاجات الموصوفة في 2.4.5 الصفات التناسلية للالمذئبة الدموية للفار الدموية لل، والتي هي في الغالب التلقيح الحيواني ( "السيطرة" مقابل "لصناعة السيارات في النفس": اختبار فيشر الدقيق لمجموعة الفواكه؛ P <0.001 ) مع شروط جزئيا محدودة حبوب اللقاح ( "السيطرة" في مقابل "التهجين": اختبار فيشر الدقيق لمجموعة الفواكه؛ P = 0.16؛ اختبار فيشر الدقيق لمجموعة البذور: P = 0.37). اقترح المقارنات أيضا أن هذا النبات له التوافق الذاتي ( "التهجين" مقابل "إخصاب ذاتي": اختبار فيشر الدقيق لمجموعة الفواكه؛ P = 0.48؛ اختبار فيشر الدقيق لمجموعة البذور: P = 0.32)، وهو ما يتسق مع التقارير السابقة 36،37. وعلاوة على ذلك، تشير مقارنات بين العلاجات الأخرى قدرات التلقيح التلقيح كسر برعم في L. الدموية للفار. الدموية لل. وصمة العار من هذا النبات هو ناضجة في مرحلة المهد (&تم استخدام "P = 0.41)، وقيمة: اختبار فيشر الدقيق لمجموعة البذور اختبار فيشر الدقيق لمجموعة الفواكه؛؛ P = 0.80" السيطرة "لإجراء المقارنات في breaking-؛ # 34 مراقبة" مقابل "براعم . برعم مرحلة أظهرت "برعم كسر" معاملة مجموعة أكبر الفاكهة من "السيارات الذاتي" (اختبار فيشر الدقيق لمجموعة الفواكه؛ P = 0.02)، مما يدل على وجود ترسب حبوب اللقاح من قبل النحل الصغيرة إلى الندبات في كسر برعم المرحلة. ومع ذلك، لم يكن من الممكن للتدليل على التقدم لهذه العملية التلقيح. العلاجات الثلاثة المفصلة في 2.4.6.2 ( "السيطرة"، "لصناعة السيارات في النفس"، و "كسر برعم") أظهرت فروق ذات دلالة إحصائية (واحد وطريقة أنوفا لمجموعة الفواكه؛ DF = 2، F = 18.46، P <0.001، في اتجاه واحد لمجموعة البذور أنوفا: مدافع = 2، F = 3.6593، P = 0.03)، ولكن HSD توكي واقترح أن كسر برعم التلقيح ليست فعالة جدا ( "برعم كسر". مقابل "السيارات الذاتي": مجموعة الفواكه: P = 0.10. مجموعة البذور: P = 0.03). بالإضافة إلى ذلك، أظهرت المقارنات بين العلاجات الثلاثة في 2.4.6.3 جود فروق ذات دلالة (اتجاهين أنوفا: مدافع = 2، F = 0.6881، P = 0.50، في اتجاهين ANOVA لمجموعة البذور: مدافع = 2، F = 1.2376، P = 0.30).

شكل 1
الشكل 1:.. المواد منشآت ومعدات التجريبية (أ) زهرة ألف من الأنواع النباتية المستهدفة، المذئبة الدموية للفار الدموية لل. (ب) برعم كسر. (ج) نحلة صغيرة يزور براعم الانهيار لجمع حبوب اللقاح. (د) مثال من التجربة التعبئة. (ه) قفص سلك شبكة تغطي بعض براعم فتحها. (و) الشافطة الذي تم استخدامه أساسا للقبض على النحل الصغيرة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2
الشكل 2: معدلات الزيارة من Lasioglossum japonicum إلى الزهور والبراعم كسر وAmegilla فلوريا فتح كامل لالزهور فتحت يستند نسبة هذا الرقم على العمل السابق 25. كان الزائر الأكثر شيوعا للنحلة صغيرة L. كان اليابانية و في اليوم التالي النحلة أكبر A. فلوريا. المعلومات عن المواقع المدروسة على النحو التالي: الموقع 1 = ايزومي الطبيعة بارك، شيبا بريف؛ موقع 2 = Sonnou نو موري، شيبا بريف؛ موقع 3 = سوغاوارا المزار، كاناغاوا بريف؛ الموقع 4 = Mannyou الطبيعة بارك، توتشيغي بريف؛ والموقع 5 = Kogushi Katakuri لا ساتو، غونما بريف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1
ولاحظ مقارنات بين الملاحظات البصرية والفيديو المسجل من الزوار الأزهار في عام 2013. وهذا الجدول يبين الوقت المراقبة، عدد زهرة، وأرقام الزيارة النحل الصغيرة والكبيرة في كل موقع: الجدول 1. "البصري" و "فيديو" هي القيم من الملاحظات البصرية وتسجيلات الفيديو، على التوالي. ترددات الزيارة مع الانحرافات المعيارية هي بين قوسين. قيمة بعلامة النجمة تختلف اختلافا كبيرا بالمقارنة مع طريقة مراقبة الآخرين من خلال اتجاه واحد أنوفا (أي، كانت نسبة الزيارة من النحل الصغيرة في الملاحظة البصرية أعلى بكثير من إعادة الفيديوالحبال في الموقع 3).

الجدول 2
الجدول 2: نتائج التعبئة والتجارب قفص في عام 2011 وعام 2012. والاختصارات هي كما يلي: n = عدد زهرة المستخدمة في كل معاملة. لا. الفواكه = رقم ومجموعة الفواكه. لا. من البذور = رقم ووضع البذور؛ مجموعة الفواكه = نسبة مجموعة الفواكه. ومجموعة البذور = نسبة بين مجموعة البذور. يتم إعطاء مجموعة نسب البذور مع الانحرافات المعيارية. شرطات تشير أية بيانات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

كانوا يعملون الملاحظات زهرة والتجارب التعبئة في هذه الدراسة إلى الكشف عن ترددات الزيارة والنجاح التناسلي للأنثى من النباتات، على التوالي. في دافني (1992) 38، كانت الطريقة شريط فيديو فعال لأنه يمكن تسجيل توقيت ومدة زوار للتحليل ومنع التحيز مراقب. ومع ذلك، في ذلك الوقت، هذا الأسلوب يتطلب معدات باهظة الثمن، والأوقات الملاحظة كانت محدودة من عمر البطارية. في الآونة الأخيرة، فإن تكلفة المعدات اللازمة لإنتاج تسجيلات الفيديو قد انخفض، ويمكن استخدام هذا الأسلوب التكنولوجي في مجال البحوث الملقحات الأخرى. في هذه الدراسة، كانت ترددات الزيارة تختلف اختلافا كبيرا بين الملاحظات البصرية والفيديو في الموقع 3 (الجدول 2). هذا قد يكون ناجما عن الإفراط في المراقبة من الزوار زهرة، والأخطاء البشرية مثل هذا يمكن رفضه. دافني (1992) كما ذكر التعبئة أو التجارب الصافية لدراسة نظم التربية 38. غير WOVأون استخدمت أكياس من القماش، والتي لم pollen- أو ماء. L. الدموية للفار. الدموية للليست الأنواع التلقيح الرياح، ولكن مياه الأمطار يمكن أن تؤثر على نجاح الإنجاب من الزهور حصل. واستخدمت حصص الحديد لدعم الأفراد مع الزهور حصل من وزن الحقائب الرطب، ولكن هذه العوامل قد أثرت على قدرات الإنجابية من الزهور. يغطي مصنع كامل من قبل شبكات للحشرات حصرية مع مؤيدي قد يكون أفضل خيار لإزالة هذه المشاكل المنهجية. وعلاوة على ذلك، تم استخدام أقفاص للفصل بين أنواع النحل، الذي كان أول مثال على الدراسة في قفص النبات. أثبتت هذه الدراسة فعالية هذه الطريقة، ونحن يمكن تطبيقه على الدراسات الأخرى التي تتطلب تحديد فعالية التلقيح من المجموعات الوظيفية المختلفة، مثل النحل الصغيرة والكبيرة الأهداف.

وكشفت هذه الملاحظات الملقحات أن معظم زوار الأزهار من المذئبة الدموية لل الدموية للفي جميع أنحاء موسم الإزهار كامل japonicum Lasioglossum. لتقديم ملاحظات ناجحة، ينبغي بذل ما قبل الملاحظات من المواد المستهدفة في بعض مواقع الدراسة المرشح، الذي يوصف في الخطوة 1.1 في قسم البروتوكول. على سبيل المثال، يتم إجراء تحديد الهوية من بعض الزوار الأزهار استنادا الى ملاحظات أو صور الكاميرا في أحد الحقول. ينتمي بعض الزوار الأزهار إلى المجموعات التصنيفية التي كان من الصعب تحديد في البداية بسبب الصفات المورفولوجية لا يمكن تمييزها أو أنشطتهم زيارة سريعة، مثل النحل halictid أو hawkmoths ليلية، على التوالي. لذلك، يمكن أن البحوث الأولية على زيارات الزهور تساعد على تحديد وتسجيل كل زيارة. لنفهم تماما تأثير الظروف البيئية، فمن المهم لتحديد مواقع الدراسة مناسبة للملاحظات. على سبيل المثال، ظروف الأمطار ليست مناسبة للملاحظات الملقحات لأن المظهر وأنماط التلقيح يمكن أن يتغير. إذاكانت مواقع مختارة تذبذب في الظروف البيئية، هناك ربما لم تكن بيانات رصد كافية جمعت لتحليل أهداف الدراسة. بدلا من ذلك، يمكن أن يكون ثمة خطأ في تفسير النتائج بسبب الاختلافات في الظروف المناخية التي تؤثر على تكوين المجتمع الملقحات 39.

في هذه الدراسة، تم فحص زوار الأزهار باستخدام الملاحظات المرئية والسجلات الفيديو (الجدول 1). هاتين الطريقتين لها مزايا وعيوب. في الملاحظات البصرية، والأشياء يمكن أن ينظر إليها من زوايا متعددة، ويمكن ملاحظتها بشكل أكثر تحديدا. ومع ذلك، فإن المعلومات المتاحة عن أهداف محدودة لأن السجل يبقى فقط كما الملاحظات الميدانية أو الصور الرقمية. في المقابل، زوار الأزهار يمكن التحقق بشكل متكرر باستخدام أشرطة الفيديو المسجلة. للأسف، هذا الأسلوب يميل إلى إنتاج سجلات غير صالحة للتحليلات، مثل الخروج من التركيز والصور مضاءة بشكل كاف. وبالإضافة إلى هذه الأساليب، سوموقد وضعت ه تقنيات تسجيل محددة في السنوات الأخيرة. على سبيل المثال، في النباتات المزهرة مع الملقحات نادرة، مثل بعض النباتات السحلبية والتصوير الفاصل باستخدام الكاميرات الرقمية هو نهج فعال لتحديد الملقحات 40. كاميرا الفيديو الرقمية مع استشعار الحركة الكشف عن شريط فيديو يمكن تسجيل صور واضحة للحركة من الملقحات على الزهور، حتى تتحرك بسرعة-الملقحات في ليلة 41. وعلاوة على ذلك، كما تم استخدام كاميرا عالية السرعة لمراقبة تحركات الملقحات بطيئة، مثل الاتصال من كل الملقحات وصمة العار 42. تسجيل الفيديو والتصوير الرقمي طرق مشتركة للالملاحظات الميدانية، وأنه من المهم لفهم خصائص كل طريقة واختيار الأنسب.

وتشير التجارب التعبئة درجات الاعتماد الملقحات من L. الدموية للفار. الدموية لل(الجدول 2). في هذه الأساليب، وخطوة حاسمةالصورة هي إعداد الحقائب والأقفاص. في هذه الحالة، كانت أكياس تستخدم حجم مناسب للزهور (1D الشكل). ومع ذلك، قد يكون من الضروري إعداد أحجام أكبر أو الناموسيات باستثناء الحشرات، التي يمكن أن تغطي الأفراد مصنع كامل. وكان العلاج "لصناعة السيارات في النفس" عدد قليل من الفواكه ولكن نسبة أكبر بين مجموعة البذور، وهذا قد يكون ناجما عن الاتصال بين وصمة العار وأكياس المرفقة حبوب اللقاح. يمكن الوقاية من مثل هذه الأخطاء باستخدام الأساليب المناسبة لأهداف كل تجربة. وأظهرت التعبئة للبراعم كسر التلقيح بواسطة النحل الصغيرة في مرحلة كسر برعم (الجدول 2). تميل النحل الصغيرة للتعامل مع براعم كسر لجمع حبوب اللقاح لفترة أطول من غيرها من الحشرات التي زارت الزهور فتح. قد توحي هذه الاختلافات السلوكية التي كسر برعم التلقيح ليس لديها كفاءات التلقيح أعلى من عمليات التلقيح أخرى. للكشف عن هذه الاختلافات السلوكية، نجاح التلقيح فيزيارة أو التلقيح واحدة الكفاءات من كل الملقحات ينبغي تقييم 43،44. من خلال إعداد مفتوحة، براعم حصل، كان من الممكن لتقدير آثار زيارة واحدة على الجوانب الإنجابية للتلقيح كسر برعم. وعلاوة على ذلك، في التجربة القفص، والحفاظ على براعم فتحها. لا يمكن استخدام هذا الأسلوب لتقييم فعالية التلقيح بواسطة النحل الصغيرة في مرحلة الإزهار فقط. واحد من شأنه أن يكون طريقة بديلة لتغطية القفص بقطعة قماش لديه ثغرات أصغر من حجم جميع الزوار الأزهار حتى الزهور في قفص مفتوحة بالكامل.

على الرغم من أن التجارب الحالية قدمت نتائج جيدة، وكشفت التجارب الميدانية سوى معلومات محدودة عن التفاعلات مصنع الملقحات. على سبيل المثال، كان الافتراض بأن كسر برعم التلقيح بواسطة النحل الصغيرة يمكن أن تعزز إخصاب ذاتي أو التلقيح geitonogamous. تحدث هذه العملية التلقيح عندما تتحرك النحل الصغيرة حولها في براعم كسر. بعض حبوب اللقاح يمكنأن يتم بسهولة من نفس زهرة إلى وصمة العار. بالإضافة إلى ذلك، كانت النطاقات تستخدم علفا من النحل الصغيرة التي يقدرها أحجام أجسامهم قصيرة، وتعزيز المديات القصيرة من حبوب اللقاح تشتت 45،46. هذه التوقعات صعبة للتحقيق في استخدام التجارب الميدانية فقط، على الرغم من أن الحركات حبوب اللقاح بين الأفراد يمكن تتبعها باستخدام حبوب اللقاح المسمى مع صبغة الفلورسنت 47،48. على سبيل المثال، تضخيم طول القطعة تعدد الأشكال أو الصغرية علامات يمكن أن تستخدم لتقدير ما إذا كانت مستمدة من الجهات المانحة حبوب اللقاح من كل البذور من نفس أو مختلف الأفراد 49،50. في السنوات الأخيرة، وقد تم اتباع الحركات حبوب اللقاح بين النباتات مناوع باستخدام تقنيات التنميط الجيني لقاح واحد 35. وقد استخدمت هذه الطريقة الجزيئية لإظهار دلالات لعمليات تقييم كفاءة التلقيح 36. في هذه الحالة، يمكن لهذه التقنية الجزيئية تكشف مواقف صول حبوب اللقاح من براعم كسر، التي MIGHT تشير إلى درجة من تدفق الجينات بين كسر البراعم والزهور فتحت بالكامل. ولذلك، فإن خطة بحثية شاملة، على أساس كل من العمل الميداني والتحليلات الجزيئية، ضروري للكشف عن آثار الملقحات.

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).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics