Полевые эксперименты опыления экологии: Дело

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

Для выявления эффективности опылителей данного вида растений, были разработаны несколько методов полевых экспериментов. Это исследование демонстрирует основные методы полевых экспериментов для опыления экологии , используя социологическое исследование Lycoris SANGUINEA вар. SANGUINEA и новый механизм опыления, разбивая-Буд опыления.

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

Завод-опылителей взаимодействия являются главными примерами для изучения эволюционной биологии и экологии. В мутуалистических отношения между цветами и опылителей , как полагают, способствует диверсификации покрытосеменных 1,2 в результате естественного отбора, хотя и другие биотические и абиотические факторы также оказали влияние 3,4,5. Также считается , что цветочные черты изменились , чтобы приспособиться к наиболее эффективных опылителей и производить больше плодов и семян 6. Эти убеждения были построены , хотя крупных исследований , основанных на различных показателей, таких как эффективность опыления, которые включают различные интерпретации 7.

Цветущие растения , которые обобщили системы опыления посещаются различными типами опылителей 8. Здесь цветок посетитель был определен как видов животных, которые посетили, чтобы получить цветочные награду, и опылители были определены как цветочные посетителей, которые опыляют.Некоторые из этих посетителей несут конспецифические зерна пыльцы стигматами цветов посещаемых и могут быть классифицированы как опылители. Другие посетители могут также иметь некоторые внутривидовую пыльцы; они могли бы проводить меньше опыление из-за поведенческих или морфологических несоответствия между опылителей и цветами. Эти различия в сравнимых вклад в воспроизводство растений может производить различную степень селективного давления на цветочные черты 9 и может привести к адаптивную дивергенцию цветущих растений. Поэтому, хотя состав опылителей сообщества и относительное обилие видов имеют важное значение 10, точная оценка эффективности каждого посетителя также имеет важное значение для определения адаптивных и / или эволюционные процессы растений.

В данном исследовании количественные оценки эффективности опылителей, которые определяются как фруктов и производства семян на частоте посещения, были определены 11. спецификациянаблюдались х годов и частота каждого цветочного посетителя, и репродуктивные эффекты на посещенных цветы были оценены. Запись цветочных посещений через человека наблюдений является классическим методом в опыления экологии. Тем не менее, этот метод налагает большую нагрузку на наблюдателей, которые должны оставаться в передней части растений и принять осторожные, долгосрочные измерения. В последнее время технологии съемок и записи быстро развивались, и недорогие цифровые видеокамеры позволили введение видеозаписи для опылителей наблюдений 12,13. Эти методы могут облегчить сбор базовой информации о цветочных посетителей и может способствовать развитию понимания опыления экологии одного вида целевого растения.

Тем не менее, при воздаянии частоты опылителей не обязательно коррелирует с их эффективность опыления 7,14, и важно , чтобы оценить качественные эффекты каждого опылительна цветок пригодности. Эффективность Опыление была оценена через количество пыльцевых зерен на Stigmata 15,16, 17,18 роста пыльцевой трубки и фруктов и / или производства семян 19,20. Bagging эксперименты, проводимые с использованием посетителей эксклюзивные сумки, типичные методы тестирования самосовме-, автогамии 21,22, а также наличие apomixes 23. Кроме того, оценка эффективности опыления для определенного опылителей в сборке посетителей было часто проводится в условиях , когда другие цветочные посетители были ограничены (т.е. проводная клетка, сетка, или мешок с сеткой достаточно мал , чтобы исключить большие опылителей , что является набор на цветущих растений). Например, были проведены эксперименты с расфасовки небольших мешков сетки , чтобы выявить опыления способность муравьев или трипсов 24,25. Кроме того, птица исключения эксперименты с использованием проводную клетку или сеть показали эффективные опылители таксонов алоэ26-28.

Цели данного исследования были: 1) ввести методы , используемые в предыдущей работе и 2) , чтобы улучшить эти методы для общего использования в других исследованиях на цветочных посетителей, их посещения частот, а также их влияние на растения пригодности Lycoris SANGUINEA вар.. SANGUINEA является одним из видов , включенных в род Lycoris, который распространяется по всей Японии широко и узко в Корее 29 и имеет форму воронки красновато-оранжевые цветы (рисунок 1а). Предыдущее исследование показало , что Л. SANGUINEA вар. SANGUINEA посетили нескольких видов насекомых, в том числе неопознанных мелких видов пчел и крупных видов Amegilla Флоря 29. Тем не менее, частоты посещения и опыление эффективность этих посетителей не было выявлено. Опылителей с наблюдения для идентификации цветочных посетителей были проведены в первую очередь. Visitation маленькими пчелами был OBSErved на цветы , которые еще не полностью открыты (разрывное почки; Фигуры 1b, с). Маленькие пчелы перемещены поспешно вокруг undehisced пыльников в преломлении бутонов и собирали пыльцу с использованием их челюстями. Гипотеза заключалась в том, что маленькие пчелы могут быть опылителей на стадии обкатки бутонами, поскольку разрыв между пыльников и стигматы в цветы были меньше, чем длина тела пчел. Поэтому Bagging были проведены эксперименты для проверки опыления способность маленьких пчел на стадии обкатки бутон, и дополнительно изучить репродуктивные стратегии L. SANGUINEA вар. SANGUINEA. Эти почки были после того, как в мешках маленьких пчел посещаемых, что позволило оценку опылении способности пчел. Лица были иммобилизованного с нераскрытых бутонов. Клетка малого сетка была использована, через который только маленькие пчелы могли пройти, позволяют оценить эффективность опыления в маленьких пчел на протяжении всего цветочков, цвкольцевой этап.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Примечание: Эта статья основана на нашей предыдущей работе 30. Некоторые части перепечатано с разрешения ботанического общества Японии и Японии Springer.

1. Наблюдение Цветочные посетителей

  1. Выбор полей наблюдений
    1. Поиск области , где распространяются растительные материалы, а также выбрать кандидата учебные сайты , используя надежные ресурсы, такие как книги с картинками, научных журналов и т.д. Регулировка количества учебных мест , чтобы соответствовать цели исследования (например, широкий диапазон мест для сравнение посетителей цветов по всей Японии).
    2. Проверьте расположение выбранных популяций кандидатов и расстояния от соответствующих исходных точек, таких как научно-исследовательские институты и жилые помещения, если долгосрочные исследования необходимы.
    3. Грубо оценить каждый размер популяции путем подсчета количества растительных особей в единице площади. Выберите большие группы населения для эксперимента манипуляцийS с использованием многих отдельных растений.
    4. Предварительное наблюдение цветочных посетителей
      1. Решите, какие целевые особи в каждой области будет наблюдаться в течение того же интервала времени, в зависимости от плотности населения. Выберите 5-10 свеже-открытые цветы или ломать почки в качестве целевых цветов, и отвергают деградированных те, которые уже открыли.
      2. Начните визуальное наблюдение за период всего дня, потому что цветы могли посетить различные опылителей в разных временных диапазонах 31,32.
      3. На записи листов, запишите название вида цветочных посетителей и время каждого посещения в час на цветок.
      4. Внимательно наблюдать ли трогать цветочные посетителей пыльники и / или стигматы; если они делают, запись посетителей, как опылителей. Если цветочные посетители посетить только цветы и не касаются половых органов, записывать их в качестве посетителей.
      5. Использование сетки от насекомых или ручной аспиратор, захватить цветочные посетителей для выявления исохранить их в качестве образцов (рис 1f). Убейте захваченных посетителей быстро этилацетатом или давлением пальца к грудной клетке, и сохранить их в мягкой сумке или в пластиковой трубке или случае с 100% -ным этанолом.
      6. После наблюдения, определить конкретные имена образцов с использованием морфологических признаков, или, в случае возникновения трудностей в идентификации, просить помощи экспертов для каждой таксономической группы.
  2. Наблюдение в области
    1. Выберите исследовательские сайты, основанные на их доступности, численности населения и количества цветочных посетителей. Выберите периоды времени , которые включают репрезентативную выборку цветочных посетителей в сезон цветения, и определить периоды наблюдения , основанные на научных целей (например, для исследования флуктуаций частоты посещения цветочными посетителей, длительные периоды времени должны быть установлены).
    2. Подготовьте соответствующее оборудование для записи, такие как цифровые видеокамеры (например, в ночное время записи, следует использовать видеокамеры с инфракрасной функцией).
    3. Выберите целевые цветы таким же образом, как и для 1.1.4.
    4. Закрепить видеокамеры на алюминиевые штативы. Установите камеры с штативы перед целевых лиц, примерно 50 см в сторону.
    5. Проверить и изменить количество света и направленности материалов на экране дисплеев камер перед началом съемок.
    6. Запустите визуальное наблюдение и видеосъемку в то же время для соответствующих часовых поясов, оцененных предварительных наблюдений (в данном случае, периоды наблюдений были в течение более шести часов в среднем, примерно с 5:00 утра до 13:00 вечера ).
    7. Определить названия видов посетителей и опылителей, а также записывать их имена и времена их визитов на записывающих листов.
    8. Захват и идентифицировать посетителей и опылителей таким же образом, как и в 1.1.4.5.
    9. Повторите шаги 1.2.1 1.2.7 для каждого observatioп период. Установить периоды наблюдения, основанные на научных целей и данных предварительного наблюдения.
  3. Анализ данных После того, как наблюдение
    1. Определить имена видов захваченных образцов после наблюдения опылителей таким же образом, как и в пункте 1.1.4.6.
    2. Проверьте видеоклипов и запишите названия видов и их время пребывания в том же, как и для визуального наблюдения.
    3. Расчет частоты навещать на цветок в час каждого цветочного гостя из визуальных данных наблюдения и видеозаписи. Сравните эти частоты статистически между сайтами и годами каждого посетителя с использованием соответствующих статистических методов на основе фундаментальной статистики и с помощью соответствующего программного обеспечения, таких как R, SPSS, и / или SAS 33-35 (например, двусторонний дисперсионного анализа (ANOVA ) честную существенная разница (HSD) тест Тьюки в R программного обеспечения).

2. Клетка для заполнения и эксперименты

  1. Подготовка к мешочной и Кейджа Эксперименты
    1. Для экспериментов по расфасовке, подготовить мешки , которые имеют небольшие размеры сетки (~ 0,5-1 мм) и использовать их , чтобы полностью предотвратить цветок просмотре недвижимости (например, нетканые мешки ткани были использованы для экспериментов по расфасовке в 2011 и 2012 годах ).
    2. Для экспериментов клетки, подготовка проволоки или пластиковой сетки доски с диаметром, который позволяет целевой меньшие посетителей проходить через, но не включаются более крупные, и соединить эти сетчатые доски, чтобы сформировать клетку. Убедитесь, что нет зазоров больше диаметра сетки. Откорректируйте размер и форму клеток, основанных на целевых видов растений и индивидуальными номерами.
  2. Эксперименты отбора в газосборные
    1. Выберите 30 особей на лечение, которые не имеют никакого повреждения от травоядных или от суровых условий окружающей среды. Для лечения, выбрать один цветок от каждого отдельного растения, или использовать отдельные цветы на одном заводе.
    2. сумка тон предназначаться цветы в поле после маркировки их с лентой (серийный номер и алфавит; Рисунок 1 г). Будьте осторожны, чтобы не прикасаться к пыльники или стигматы в мешки, чтобы избежать возможности самоопыления.
    3. Тщательно закрепить мешки цветы , используя мягкую проволоку или строку (рис 1d).
    4. Тщательно установить отдельные цветы в вертикальном положении с опорами с помощью мягкой веревки и провода для поддержки отдельных лиц от наклона или обрушения под тяжестью мешков или ветром, по мере необходимости. Twist или наматывать веревку или провод мягко вокруг стебле мишени индивида, таким образом, чтобы не создавать повреждения.
    5. Лечение в экспериментах по расфасовке
      1. Для "Control" лечения, прикрепить этикетки к целевым цветов и не проводить никакого лечения. Разрешить цветочные посетителям свободно посещать.
      2. Для "Скрещивание" лечение, не покрывают почки, пока они цветок, а затем удалить пыльники накрутия цветов. Положите несколько Polleп зерна от нескольких лиц на стигматы.
      3. Для лечения "самоопыления", покрывают почки, пока цветы открыты, и поставить пыльцы из тех же цветов на их стигматы. Закройте эти обработанные цветы снова.
      4. Для "Авто-я" лечения, покрывают почки с мешками до окончания цветения.
      5. Для "Ломать бутон" лечения, определить преломлении почки, которые были посещены и наблюдать за вход или выход мелких пчел (рис 1b, с). Удалите пыльники преломлении почек, чтобы предотвратить повторные осаждения пыльцы на тот же цветок после посещения мелкими пчелами, и мешок эти почки быстро, чтобы предотвратить дальнейшие просмотра.
      6. Для лечения "Цветение", мешок почки до стадии открытия, чтобы избежать просмотра на стадии обкатки бутонами. После этого, удалите мешки и позволяют посетителям собирать нектар и пыльцу.
      7. Для лечения "Bud",удалить пыльники из закрытых бутонов и ауткросс их искусственно. Сумка эти почки быстро, чтобы предотвратить цветок просмотра.
  3. Клетка Эксперименты
    1. Накройте цель отдельных растений с готовыми клетками. Отрегулируйте положение проарретированных цветов вручную , чтобы предотвратить контакт и пыльцы отложений между различными стигматы (рис 1е).
    2. Для "Клетка" лечения, выберите лиц с нераскрытых бутонов и ставить метки на них для идентификации выбранных цветов. Клетка особи с мечеными бутонов отказаться от влияния от до создания клеток (например, цветочные насекомые не могут посетить нераскрытые почки, и только эффекты насекомых , которые посещают после размещения клеток можно оценить).
    3. Прикрепите клетки плотно к земле, используя железные столбы, чтобы предотвратить попадание посетителей между клеткой основания и землей.
  4. Анализ данных Afтер мешочной и Кейджа Эксперименты
    1. Собрать все меченых цветов в конце цветения (рис 1 г) путем резки и отделяя их от материнских особей. Сохранять каждый помеченный образец отдельно, чтобы предотвратить их загрязнение.
    2. Проверка на наличие или отсутствие завязывания плодов на каждом меченый flower.Record число семян каждого плода в случае завязывания плодов.
    3. Рассчитывают соотношение количества фруктов чисел на цветок (соотношение фруктов набора, определяется как количество плодов, разделенное на количество цветов) и чисел семян в зрелых плодов (семян заданного соотношения, определяется как количество семян, разделенной на число семяпочек) с использованием всех записанных чисел.
    4. Статистически сравнить коэффициенты фруктовое и семеноводство установленные между процедурами с использованием соответствующих методов и программного обеспечения, такие как те , которые перечислены в разделе 1.3.3 (например, в одну сторону ANOVA с HSD Тьюки или точного критерия Фишера в R программного обеспечения 33).
    5. Исследования материалов с использованием результатов экспериментов по расфасовке
      1. Чтобы проверить необходимость опылителей животных, статистически сравнить результаты между "Контроль" и "Авто-самоотчеты" лечения.
      2. Для того, чтобы оценить степень ограничения пыльцы, сравнить "Контроль" и "скрещивание" процедуры.
      3. Для проверки самосовме-, сравнить "Скрещивание" и "лечения" самоопыления.
    6. Оценки влияния разбитие-Буд опыления
      1. Сравните "Контроль" и "Буд" лечения, чтобы определить, являются ли репродуктивно зрелой стигматы преломлении почек и может ли быть использовано значение "Control" лечения для контроля на стадии обкатки бутонами.
      2. Сравните "Auto-я" и "Breaking Буд" лечения, чтобы определить, является ли репродуктивный успех цветы опыляются с маленькими пчелами при преломлении-СТРОЙ стадия статистически выше , чем у растений , осуществляющих автогамии (то есть, чтобы проверить наличие приработки бутон опыления). После этого, сравнить эти два метода лечения с "Контроль", чтобы оценить эффективность опыления приработки бутон опыления.
      3. Сравните "Breaking почка", "Клетка" и "Цветущие" процедуры для оценки репродуктивного влияния приработки бутон опыления.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Пять популяций были отобраны для опылителей наблюдений. На этапе предварительного наблюдения были подтверждены посещениями различных видов насекомых на открытие цветов и маленьких пчел к ломке бутонов. Цветочные наблюдения посетителя показали , что большинство посетителей всех пяти исследовательских центрах были особи мелких видов пчел Lasioglossum japonicum. Общий рекорд посещения показали , что постигает отношения этого вида были более чем на 90% на трех участках (рисунок 2). В противоположность этому , соотношение второго-наиболее частым гостем, Amegilla Флоря, были в этих областях ниже , чем 10%. Эти виды пчел также коснулись стигматы посещенных цветов, и они были записаны как опылители. Другие посетители частые цветы, такие как Episyrphus balteatus, собирают пыльцу без контакта с стигматов, и они были определены в качестве посетителей. На одном участке, анализ данных показал, что посещениячастоты малых пчел , регистрируемых визуальных наблюдений были значительно выше , чем те , записанные с помощью видео (Таблица 1: в одну сторону ANOVA: Site 2: ДФ = 1, F = 0,471, P = 0,50; Сайт 3: ДФ = 1, F = 12,12 , p <0,001; 4 сайта: ДФ = 1, Р = 1,019, p = 0,33; 5 Сайт: ДФ = 1, Р = 1,605, p = 0,22, соответственно).

Мешков и клетки были проведены эксперименты на участке 1 в 2011 и 2012 годах Нетканые ткани мешки, с меньшим размером ячеек, чем размеры тела цветочных посетителей, и проволочной сетки клетки, с большей сеткой, чем маленькие пчелы, но меньшие чем другие посетители, были готовы. Наблюдались частые посещениями маленьких пчел в садках цветов, и были применены садки. Результат "Breaking бутон" лечения показал опыления способность маленьких пчел, посещающих ломать почки. Сравнения фруктови семенные наборы между процедурами , описанными в разделе 2.4.5 выявлены репродуктивные черты Lycoris SANGUINEA вар SANGUINEA, которая является преимущественно животного опыление ( "Контроль" против "Авто-я":. точный критерий Фишера для завязывания плодов; р <0,001 ) с условиями частично пыльцевых ограниченной ( "Контроль" против "скрещивание": точный критерий Фишера для завязывания плодов, р = 0,16; точный критерий Фишера для набора семян: P = 0,37). Сравнения также предположил , что это растение имеет уверенность в совместимости ( "скрещивание" против "самоопыления": точный критерий Фишера для завязывания плодов, р = 0,48; точный критерий Фишера для набора семян: P = 0,32), что согласуется с предыдущими отчетами 36,37. Кроме того, сравнение с другими методами лечения предложил опылении способности ломать-Буд опыления в L. SANGUINEA вар. SANGUINEA. Клеймо этого растения является зрелой на стадии почки (&# 34; Контроль "против" Bud ": точный критерий Фишера для завязывания плодов, р = 0,80; точный критерий Фишера для набора семян: P = 0,41), а значение" Контроль "был использован для сравнения на breaking- . бутон этап «прорывных бутон" лечение показали более высокий набор фруктов , чем "Auto-я" (точный критерий Фишера для завязывания плодов, р = 0,02), что указывает на наличие отложения пыльцы мелких пчел к стигматы при преломлении почкой этап. Тем не менее, не удалось продемонстрировать успехи этого процесса опыления. три процедуры, описанные в 2.4.6.2 ( "Control", "Авто-Я" и "Breaking бутон") показали значительные различия (односторонний ANOVA для завязывания плодов; DF = 2, F = 18,46, р <0,001; в одну сторону ANOVA для набора семян: ДФ = 2, F = 3,6593, P = 0,03), но HSD Тьюки предложил приработки бутон опыление не очень эффективно ( "Ломать почка"; против "Авто-я": завязывания плодов: P = 0,10; набор семян: P = 0,03). Кроме того, сравнение между этими тремя процедурами в 2.4.6.3 не показали никаких существенных различий (двухсторонняя ANOVA: ДФ = 2, F = 0,6881, р = 0,50; двусторонний ANOVA для набора семян: DF = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

Рисунок 1
Рисунок 1:.. Растительные материалы и экспериментальное оборудование (а) Цветок целевых видов растений, Lycoris SANGUINEA вар SANGUINEA. (Б) нарушение бутон. (С) Небольшой пчела посещения преломлении почки для сбора пыльцы. (D) Пример из эксперимента расфасовке. (Е) мелкосетчатой клетка покрывая некоторые нераскрытые почки. (Е) аспиратором, который был использован в основном для захвата маленьких пчел. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

фигура 2
Рисунок 2: ставки постигает Lasioglossum japonicum полностью открыт цветы и ломать почки и из Amegilla Флоря для открытых цветов Соотношение этого показателя основывается на предыдущей работе 25.. Самым частым гостем был маленький пчелиный L. japonicum, а следующий был больше пчела А. Флоря. Информация для исследуемых сайтов выглядит следующим образом: Участок 1 = природный парк Izumi, Chiba Pref .; Участок 2 = Sonnou нет Мори, Chiba Pref .; Сайт 3 = Сугавара дарохранительница, Канагава Pref .; Сайт 4 = Mannyou природный парк, Тотиги Pref .; а такжеНет сайта 5 = Kogushi Katakuri нет Сато, Гумма Pref. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Таблица 1
Таблица 1: Сравнения между визуальным и видеопленку наблюдений цветочных посетителей в 2013 году Эта таблица показывает время наблюдения, наблюдаемое число цветов, а также номера посещению малых и больших пчел на каждом участке. "Visual" и "Видео" являются значения от визуальных наблюдений и видеозаписей, соответственно. Частоты с Посещения стандартных отклонений приведены в скобках. Значение со звездочкой существенно отличается по сравнению с другим методом наблюдения с помощью одностороннего дисперсионного анализа (то есть отношение кара мелких пчел в визуальном наблюдении было значительно выше , чем у видео повторноШнуры на площадке 3).

Таблица 2
Таблица 2: Результаты расфасовки и эксперименты с сепаратором в 2011 и 2012 годах Аббревиатуры следующим образом : N = цветок номер , используемый в каждой обработке; нет. фруктов = плодово-номер набора; нет. семян = семян установить число; завязывания плодов = отношение плодово-комплект; и набор семян = семян установить отношение. нормативы, установленные семян приведены со стандартными отклонениями. Штрихи указывают на отсутствие данных.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Цветочные наблюдения и эксперименты в мешки были использованы в данном исследовании для выявления частоты посещения и женского репродуктивного успеха растений, соответственно. В Дафни (1992) 38, метод видеокассету был эффективен , поскольку он может записывать время и продолжительность посетителей для анализа и предотвращения смещения наблюдателя. Тем не менее, в то время, этот метод требует дорогостоящего оборудования, а время наблюдения были ограничены временем автономной работы. В последнее время стоимость оборудования для производства видео записей уменьшилось, и этот технологический метод может быть использован в других исследованиях опылителей. В этом исследовании, частоты патронажных значительно отличались между визуальным и видео наблюдения на участке 3 (таблица 2). Это может быть вызвано чрезмерным наблюдением посетителей цветка, и человеческие ошибки, такие, как это может быть отклонена. Дафни (1992) также упоминается упаковки в пакеты или чистые эксперименты по изучению размножения систем 38. Non-Wovан использовались матерчатые пакеты, которые не были pollen- или водонепроницаемым. L. SANGUINEA вар. SANGUINEA не аэродинамическую опыление видов, но дождевой воды может повлиять на репродуктивный успех пакетированных цветов. Железные ставки были использованы для поддержки лиц с пакетированных цветы от веса мокрых мешков, но эти факторы могут повлиять на репродуктивные способности цветов. Покрывая целый завод по насекомым эксклюзивной сети с болельщиками может быть лучшим вариантом для устранения таких методологических проблем. Кроме того, клетки были использованы для разделения видов пчел, который был первым примером исследования растений-клетке. Это исследование продемонстрировало эффективность данного метода, и мы можем применить его к другим исследованиям, цели требуют определения эффективности опыления различных функциональных групп, таких как малые и крупные пчелы.

Эти опылителей наблюдения показали , что большинство цветочных посетителей Lycoris SANGUINEA SANGUINEA на протяжении всего сезона цветения были Lasioglossum japonicum. Для того, чтобы сделать успешные наблюдения, предварительные наблюдения целевых материалов в некоторых исследовательских центрах кандидаты должны быть сделаны, который описан в пункте 1.1 в разделе протокола. Например, отождествления некоторых цветочных посетителей сделаны на основе наблюдений или фотографии с камеры в поле. Некоторые цветочные посетители принадлежали к систематическим группам, которые трудно определить в первую очередь из-за их неразличимых морфологических признаков или быстрого посещения мероприятий, таких как halictid пчел или ночными hawkmoths соответственно. Таким образом, предварительное исследование цветочных визитов может помочь идентифицировать и записывать каждое посещение. Для того, чтобы полностью понять влияние условий окружающей среды, важно, чтобы выбрать подходящие участков для проведения наблюдений. Например, дождливые условия не подходят для опылителей наблюдений, так как внешний вид и модели опыления может измениться. Есливыбранные сайты колебались в условиях окружающей среды, то, возможно, не было достаточного количества данных наблюдений, собранных для анализа целей исследования. С другой стороны , результаты могли бы быть неверно истолкованы из - за различий в климатических условиях , влияющих на состав опылителей сообщества 39.

В этом исследовании, цветочные посетители были изучены с помощью визуальных наблюдений и видео записи (таблица 1). Эти два метода имеют свои преимущества и недостатки. В визуальных наблюдений, объекты можно рассматривать с разных углов и может наблюдаться более конкретно. Тем не менее, информация относительно целей ограничена, так как запись остается только полевых заметок или цифровых фотографий. В противоположность этому, цветочные посетители могут быть повторно проверены с помощью записанных видео. К сожалению, этот метод имеет тенденцию производить непригодных для записи анализов, таких как вне фокуса и недостаточно освещенных изображений. В дополнение к этим методам, сомаметоды конкретных записи е были разработаны в последние годы. Например, в цветущих растений с редкими опылителей, таких как некоторые орхидеи растений, интервал фотографии с использованием цифровых камер является эффективным подходом для идентификации опылителей 40. Цифровая видеокамера с датчиком обнаружения движения видео можно записывать четкие изображения движения опылителей на цветы, даже быстро движущихся опылителей в ночное время 41. Кроме того, высокоскоростная камера также используется для наблюдения медленные движения опылителей, например, контакта каждого опылитель на рыльце 42. Запись видео и цифровой фотографии являются общими методы полевых наблюдений, и важно, чтобы понять характеристики каждого метода и выбрать наиболее подходящий.

Опыты расфасовки предложили степень опылителей зависимости L. SANGUINEA вар. SANGUINEA (таблица 2). В этих методах, критический шагs являются подготовка мешков и клеток. В этом случае, мешки были использованы подходящий размер для цветов (рис 1d); Тем не менее, это может быть необходимо для подготовки больших размеров или сетки от насекомых-за исключением, которое может охватывать все растение лиц. "Авто-я" лечение было мало фруктов, но большее соотношение семян набора, и это может быть вызвано контактом между рыльцем и пыльцой прикреплены мешки. Такие ошибки могут быть предотвращены с помощью соответствующих методов для целей каждого эксперимента. Баггинг для разрыва почки показал опылению маленьких пчел на стадии обкатки бутона (таблица 2). Маленькие пчелы, как правило, обрабатывать преломлении почки для сбора пыльцы больше, чем у других насекомых, которые посетили открытие цветы. Эти поведенческие различия можно предположить, что нарушение бутон опыление не имеет более высокую эффективность опыления, чем другие процессы опыления. Для того, чтобы выявить эти различия в поведении, успех опыления заОдноразовое посещение или опыление эффективности каждого опылителей следует оценивать 43,44. При подготовке неоткрытые, упаковывают почки, можно было оценить влияние одного пребывания на репродуктивные аспекты приработки бутон опыления. Кроме того, в эксперименте клетки, поддерживали нераскрытые почки. Этот метод не может быть использован для оценки эффективности опыления небольших пчел на только стадии цветения. Одним из альтернативных методов будет покрывать клетку с тканью, которая имеет зазоры меньше, чем размер всех цветочных посетителей до обойме цветы полностью открыты.

Хотя нынешние эксперименты дали хорошие результаты, полевые эксперименты показали лишь ограниченную информацию о заводе-опылителей взаимодействий. Например, было высказано предположение, что нарушение бутон опыление маленькими пчелами может способствовать самоопыления или geitonogamous опыление. Этот процесс опыления происходит, когда маленькие пчелы двигаться в преломлении бутонов. Некоторые пыльцевые зерна могутлегко переносится из того же цветка на рыльце. Кроме того, диапазоны поиска пищи маленьких пчел оценивали по их размерам тела были короткими, продвигая короткие диапазоны пыльцы разгона 45,46. Эти предсказания трудно исследовать , используя только полевые эксперименты, хотя движения пыльцы между людьми могут быть отслежены с помощью пыльцы , меченного флуоресцентным красителем 47,48. Например, амплифицированный фрагмент длиной полиморфизм или микросателлитных маркеров могут быть использованы для оценки ли пыльцы доноры каждого семени получают из одного или разных лиц 49,50. В последние годы движение пыльцы между конспецифичных растений были соблюдены с использованием методов генотипирования одного пыльцы 35. Этот молекулярный метод был использован для отображения значений для оценки эффективности опыления 36. В данном случае, этот молекулярный метод может выявить позиции прихода пыльцевых зерен, разбивающихся почек, которые mıGHT указывают степень потока генов между ломающихся бутонов и полностью открытыми цветами. Таким образом, комплексный план исследования, основанные как на полевых работах и ​​молекулярных анализов, необходимо выявить влияние опылителей.

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