Feltforsøk av Pollinering Økologi: tilfelle av

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

For å avdekke den bestøver effektiviteten av en gitt plantearter, har flere metoder for feltforsøk blitt utviklet. Denne studien viser de grunnleggende metoder for feltforsøk for pollinering økologi ved hjelp av casestudie av Lycoris sanguinea var. Sanguinea og romanen pollinering mekanisme, bryte-bud pollinering.

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

Plant-pollinator interaksjoner er gode eksempler for studiet av evolusjonær biologi og økologi. De mutualistic relasjoner mellom blomster og pollinatorer er tenkt å ha fremmet spredning av angiosperm 1,2 som følge av naturlig utvalg, selv om andre biotiske og abiotiske faktorer har også hatt innflytelse 3,4,5. Det er også tenkt at floral egenskaper har endret seg til å tilpasse seg de mest effektive pollinatorer, og å produsere mer frukt og frø 6. Disse tro har blitt bygget om store studier basert på ulike indekser, for eksempel pollinering effektivitet, som involverer ulike tolkninger 7.

Blomstrende planter som har generalisert pollinering systemer er besøkt av ulike typer pollinatorer 8. Heri, ble en blomst besøkende definert som en dyrearter som besøkte for å få en floral belønning, og pollinatorer ble definert som blomster besøkende som pollinerer.Noen av disse besøkende bære conspecific pollenkorn til stigmata av blomstene besøkt og kan klassifiseres som pollinatorer. Andre besøkende kan også ha noen intraspesifikk pollen; de kan gjennomføre mindre pollinering på grunn av atferds eller morfologiske uoverensstemmelser mellom pollinatorer og blomster. Disse sammenlignbare forskjeller i bidrag til anlegget reproduksjon kunne produsere varierende grad av seleksjonspress på floral trekk 9 og kan føre til at adaptive divergens av blomstrende planter. Derfor, selv om sammensetningen av bestøver samfunnet og den relative mengde arter er viktige 10, er nøyaktig evaluering av hver besøkende effektivitet også kritisk for å bestemme den adaptive og / eller evolusjonære prosesser i planter.

I denne studien ble kvantitative beregninger av pollinator effektivitet, definert som frukt og frøproduksjon per besøksfrekvens, bestemt 11. spectallet og hyppigheten av hver floral besøkende ble observert, og reproduktive effekter på de besøkte blomster ble estimert. Innspillingen av floral besøk gjennom menneskelige observasjoner er en klassisk metode i pollinering økologi. Men pålegger denne metoden en stor byrde på observatører, som er nødvendig for å forbli i front av planter og ta forsiktig, langsiktige målinger. Nylig har teknologi for filming og opptak raskt utviklet, og lave kostnader digitale videokameraer har aktivert innføring av videoopptak til pollinator observasjoner 12,13. Disse metodene kan lette innsamlingen av grunnleggende informasjon om floral besøkende, og kan bidra til å utvikle en forståelse av pollinering økologi av et mål plantearter.

Imidlertid er besøks frekvensene til pollinators ikke nødvendigvis korrelert med deres effektivitet pollinering 7,14, og det er viktig å vurdere de kvalitative virkninger av hver bestøverpå blomst fitness. Pollinering effektivitet har blitt beregnet ved antall pollenkorn på stigmata 15,16, pollen tube vekst 17,18 og frukt og / eller frøproduksjon 19,20. Bagging eksperimenter utført ved bruk av besøkende-eksklusive vesker, er de typiske metoder for testing selv-kompatibilitet, autogamy 21,22, og tilstedeværelsen av apomixes 23. I tillegg har evaluering av bestøvning effektivitet for en viss pollinator i den besøkende samling vært hyppig utført i miljøer hvor andre blomster besøkende har blitt begrenset (dvs. et trådbur, net, eller pose med en mesh liten nok til å utelukke større pollinatorer som er sett på blomsterplanter). For eksempel ble bagging eksperimenter med små netting poser gjennomført for å avdekke pollinering evne maur eller trips 24,25. Dessuten har fugl eksklusjons eksperimenter med en wire bur eller netto vist de effektive pollinatorer av Aloe taxa26-28.

Formålet med denne studien var: 1) å innføre de metoder som brukes i en tidligere papir og 2) for å forbedre disse metodene for generell bruk i andre studier på blomster besøkende, deres besøker frekvenser, og deres effekter på plantetrenings Lycoris sanguinea var.. sanguinea er en av artene som inngår i slekten Lycoris, som er fordelt stort sett over hele Japan og smalt i Korea 29 og har traktformet rødoransje blomster (Figur 1a). En tidligere studie viste at L. sanguinea var. sanguinea ble besøkt av flere insektarter, inkludert en uidentifisert små bee arter og de større artene Amegilla Florea 29. Men besøks frekvenser og pollinering effektiviteten av disse besøkende ble ikke identifisert. Pollinator observasjoner for identifikasjon av floral besøkende ble utført først. Visitation av små bier ble observed på blomster som ikke hadde helt åpnet ennå (bryte knopper, Tall 1b, c). Små bier flyttet hurtig rundt undehisced pollenknapper i bryte knopper og samlet pollen ved hjelp av sine kjever. Hypotesen var at de små biene kan være pollinators ved oppdelings knoppen stadium fordi hullene mellom støvknappene og den stigmata i blomster var mindre enn kroppslengde på biene. Derfor ble bagging eksperimenter utført for å teste pollinering evne små bier på briste-bud scenen, og i tillegg til å undersøke reproduktive strategier for L. sanguinea var. sanguinea. Disse knopper ble sikret etter de små bier besøkt, som tillot en estimering av pollinering evne til bier. Individene ble bur med uåpnede knopper. En liten mesh bur ble brukt, der kun små bier kunne passere, slik at en estimering av pollinering effektiviteten av små bier i hele flowering scenen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

MERK: Denne artikkelen er basert på vårt tidligere arbeid 30. Noen deler er gjengitt med tillatelse fra The Botanical Society of Japan og Springer Japan.

1 . Observasjon av Blomster besøkende

  1. Valg av observasjons Fields
    1. Søk i områder der plantemateriale er fordelt, og velge kandidaten studiesteder ved hjelp av pålitelige ressurser, for eksempel bildebøker, tidsskrifter, osv Juster antall studiesteder for å passe forsknings mål (for eksempel et bredt spekter av steder for sammenligningen av blomster besøkende gjennom Japan).
    2. Sjekk plasseringen av utvalgte kandidat populasjoner og avstandene fra relevante utgangspunktene, for eksempel forskningsinstitutter og overnattingssteder, hvis langsiktig forskning er nødvendig.
    3. Omtrent estimere hver populasjon størrelse ved å telle antall plante individer i et enhetsareal. Velg store populasjoner for manipulert eksperiments ved hjelp av mange plante individer.
    4. Pre-observasjon av floral besøkende
      1. Bestem hvilke målrette personer i hvert område vil bli observert i samme tidsintervall, avhengig av befolkningstettheten. Velg 5-10 nylig åpnede blomster eller bryte knopper som mål blomster, og avviser degraderte de som allerede har åpnet.
      2. Start visuell observasjon for perioden av en hel dag, fordi blomstene kan bli besøkt av ulike pollinatorer i ulike tidsperioder 31,32.
      3. På opptaks ark, registrere artsnavnet av floral besøkende og tidspunktet for hver visitas per time per blomst.
      4. Nært observere om blomster besøkende berøre pollenknapper og / eller stigmata; hvis de gjør det, registrere besøkende som pollinatorer. Hvis floral besøkende bare besøke blomster og ikke røre den reproduktive organer, spille dem inn som besøkende.
      5. Ved hjelp av et insekt nett eller håndlagde vifte, fange floral besøkende til å identifisere ogbevare dem som prøver (Figur 1f). Drepe de fangede besøkende raskt med etylacetat eller fingertrykk til brystkassen, og opprettholde dem i en myk pose eller i et plastrør eller tilfellet med 100% etanol.
      6. Etter observasjon, identifisere de spesifikke navnene på prøver ved hjelp av morfologiske trekk eller, i tilfelle av vanskeligheter i identifikasjon, be om hjelp fra eksperter for hver taksonomisk gruppe.
  2. Observasjon i felt
    1. Velg forsknings nettsteder basert på deres tilgjengelighet, bestandsstørrelse og antall blomster besøkende. Velg tidsperioder som inkluderer et representativt utvalg av floral besøkende i blomstringstiden, og bestemme observasjonsperioder basert på forskning mål (for eksempel for forskning på visitas-frekvenssvingninger ved blomster besøkende, lange tidsperioder bør settes).
    2. Klargjør den aktuelle opptaksutstyr, for eksempel digitale videokameraer (f.eks, for natt opptak, videokameraer med en infrarød funksjonen bør brukes).
    3. Velg målet blomster på samme måte som for 1.1.4.
    4. Fest videokameraer til aluminium stativer. Sett kameraer med stativ foran målet individer, ca 50 cm unna.
    5. Kontroller og endre mengden av lys og fokus på materialene på skjermen viser av kameraene før filming.
    6. Start visuell observasjon og videofilming på samme tid for de aktuelle tidssoner anslått av forhånds observasjoner (i foreliggende sak, observasjonsperioder var for mer enn seks timer i gjennomsnitt, fra ca 05:00 til 13:00 pm ).
    7. Identifisere arter navnene på de besøkende og pollinatorer, og registrere deres navn og tider av sine besøk på opptaks ark.
    8. Fange og identifisere de besøkende og pollinatorer på samme måte som i 1.1.4.5.
    9. Gjenta trinn 1.2.1 til 1.2.7 for hver observation periode. Sett observasjonsperioder basert på forsknings mål og pre-observasjonsdata.
  3. Data Analyser etter observasjon
    1. Identifisere arter navnene på fanget eksemplarer etter pollinator observasjon på samme måte som i 1.1.4.6.
    2. Sjekk videoklippene og merk arts navn og deres besøk ganger på samme måte som for visuell observasjon.
    3. Beregn samværsfrekvenser per blomst per time av hver floral besøkende fra visuell observasjon og videoopptak data. Sammenlign disse frekvensene statistisk mellom områder og år med hver besøkende ved hjelp av egnede statistiske metoder basert på grunnleggende statistikk og med egnet programvare, for eksempel R, SPSS, og / eller SAS 33-35 (for eksempel en toveis variansanalyse (ANOVA ) med Tukey ærlige signifikant forskjell (HSD) test i R programvare).

2. Oppsamler og Cage Experiments

  1. Forberedelsene til oppsamler og Cage Experiments
    1. For bagging eksperimenter, forberede poser som har små maskevidder (~ 0,5-1 mm) og bruke dem til å fullstendig unngå blomst visitas (f.eks, ikke-vevd stoff poser ble brukt til bagging eksperimenter i 2011 og 2012).
    2. For buret eksperimenter, forberede ledningen eller plast mesh brett med en diameter som gjør målet mindre besøkende å passere gjennom, men utelukker de større, og koble disse mesh styrene for å danne et bur. Pass på at det ikke er noen hull større enn mesh diameter. Juster størrelsen og formen på bur basert på målet plantearter og individuelle nummer.
  2. bagging Eksperimenter
    1. Velg 30 individer per behandling som ikke har noen skader fra planteetere eller fra en alvorlig miljø. For behandling, velge en enkelt blomst fra hver enkelt plante, eller bruke individuelle blomster på en enkelt plante.
    2. bag than målrette blomster i feltet etter merke dem med tape (serienummer og alfabetet, figur 1 g). Vær forsiktig så du ikke berører pollenknapper eller stigmata i poser for å unngå muligheten for sjølpollinering.
    3. Nøye fikse poser til blomstene med en myk streng eller wire (figur 1d).
    4. Nøye satt enkelte blomster oppreist med støtter ved hjelp av myk streng eller wire for å understøtte de individer mot vippe eller bryter sammen under vekten av poser eller vinden, etter behov. Twist eller avvikle en streng eller wire sakte rundt stilken av et mål individ, for ikke å skape skade.
    5. Behandlinger i bagging eksperimenter
      1. For "Control" behandling, feste etikettene til målet blomster og gjennomføre ingen behandling. Tillat floral besøkende til fritt besøke.
      2. For "kryssings" behandling, dekker knoppene før de blomstrer, og deretter fjerne pollenknapper av bagged blomster. Ha litt Pollen korn fra flere enkeltpersoner på stigmata.
      3. For "Selfing" behandling, dekker knoppene før blomstene åpne, og sette pollen fra samme blomstene på sine stigmata. Dekke disse behandles blomster igjen.
      4. For "Auto-self" behandling, dekker knopper med poser til slutten av blomstringstiden.
      5. For "Breaking bud" behandling, identifisere bryte knopper som har blitt besøkt og observere inngangen eller exit av små bier (Tall 1b, c). Fjern pollenknapper av brudd knopper å hindre gjentatte pollen avsetninger på samme blomst etter visitas av små bier, og bag disse knopper raskt for å hindre ytterligere samvær.
      6. For "Blomstrende" behandling, bag knoppene til åpningen scenen for å unngå samvær på briste-bud scenen. Etter det fjerne poser og la de besøkende til å samle nektar og pollen.
      7. For "Bud" behandling,fjerne pollenknapper fra uåpnede knopper og parre dem kunstig. Bag disse knopper raskt for å hindre blomster samvær.
  3. Cage Eksperimenter
    1. Dekk til målet plante personer med preparerte bur. Juster posisjonene til bur blomster for hånd for å hindre kontakt og pollen avsetninger mellom ulike stigmata (figur 1e).
    2. For "Cage" behandling, velge personer med uåpnede knopper og sette merkelapper på dem for identifisering av utvalgte blomster. Cage de personer med merket knopper å avvise påvirkninger fra før etableringen av merder (dvs. kan floral insekter ikke besøke uåpnede knopper, og bare effekten av insekter som besøker etter plassering av merder kan estimeres).
    3. Fest bur fast til bakken med jernstenger for å hindre oppføring av besøkende mellom buret base og bakken.
  4. Data Analyser After den Bagging og Cage Experiments
    1. Samle alle av de merkete blomstene ved slutten av blomstringstiden (figur 1 g) ved å kappe og å separere dem fra mors individer. Bevar hver merket prøve separat for å hindre deres forurensning.
    2. Sjekk for tilstedeværelse eller fravær av frukt som ligger på hver merket flower.Record frøet antall av hver frukt i tilfelle av å sette frukt.
    3. Beregn forholdet mellom frukt tall per blomst (frukt-set grad, definert som antall frukt delt på antall blomster) og frø tall per moden frukt (frø-set grad, definert som antall frø delt på antall av ovules) ved hjelp av alle de registrerte tallene.
    4. Statistisk sammenligne frukt-og frø innstilte forholdstall mellom behandlinger med egnede metoder og programvare, for eksempel de som er nevnt i 1.3.3 (f.eks enveis ANOVA med Tukey HSD eller Fishers eksakte test i R-programvaren 33).
    5. Undersøkelser av materialer ved hjelp av resultatene av forsøkene emballerings
      1. For å teste behovet for dyre pollinatorer, statistisk sammenligne resultatene mellom "Control" og "Auto-selv" behandlinger.
      2. For å estimere graden av pollen begrensning, sammenligne "Control" og "outcrossing" behandlinger.
      3. For å teste selv kompatibilitet, sammenligne "kryssings" og "Selfing" behandlinger.
    6. Evalueringer av påvirkninger av bryte-bud pollinering
      1. Sammenlign "kontroll" og "Bud" behandlinger for å avgjøre om stigmata av bryte knoppene er modnes og om verdien av "Control" behandling kan brukes til kontroll på briste-bud scenen.
      2. Sammenlign "Auto-self" og "Breaking bud" behandlinger for å avgjøre om den reproduktive suksess av blomster bestøves med små bier på briste-bud trinn er statistisk høyere enn for planter som utfører autogamy (dvs. for å teste eksistensen av rev-knopp bestøvning). Etter det, sammenligne disse to behandlinger med "Control" for å estimere pollinering effektiviteten av bryte-bud pollinering.
      3. Sammenlign "Breaking bud", "Cage" og "Blomstrende" behandlinger for å estimere den reproduktive påvirkninger av bryte-bud pollinering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fem populasjoner ble valgt for pollinator observasjoner. I pre-observasjon fase, ble visitations av ulike insektarter til åpning blomster og små bier til å bryte knopper bekreftet. Blomster besøkende observasjoner viste at de fleste av de besøkende til alle fem studiesteder var individer av små bee arter Lasioglossum japonicum. Den totale visitas posten viste at besøks prosenter av denne arten var mer enn 90% på tre steder (figur 2). I motsetning til forholdene mellom den nest mest hyppige, Amegilla Florea, var lavere enn 10% i disse områder. Disse bee arter også berørt stigmata over besøkte blomster, og de ble registrert som pollinatorer. Andre hyppig blomst besøkende som episyrphus balteatus, samlet pollen uten kontakt med stigmata, og de ble identifisert som besøkende. På ett område, dataanalyser viste at visitasfrekvenser av små bier registrert av visuelle observasjoner var betydelig høyere enn de som er registrert av video (Tabell 1: enveis ANOVA: Site 2: df = 1, F = 0,471, P = 0,50; Site 3: df = 1, F = 12,12 , P <0,001; Site 4: df = 1, F = 1,019, p = 0,33, Site 5: df = 1, F = 1,605, p = 0,22, henholdsvis).

Oppsamler og bur Forsøkene ble utført på nettstedet en i 2011 og 2012. Ikke-vevd stoff poser, med mindre maskevidde enn kroppen størrelser av blomster besøkende, og wire-maske bur, med et større mesh enn de små bier, men mindre enn andre besøkende, var forberedt på. De hyppige samvær små bier til bur blomster ble observert, og bur ble brukt. Resultatet av "Breaking bud" behandling viste pollinering evne små bier som besøker bryte knopper. Sammenligninger av fruktog frø sett mellom behandlingene beskrevet i 2.4.5 avslørte reproduktive egenskaper av Lycoris sanguinea Var sanguinea, som hovedsakelig er dyre-bestøves ( "Control" vs "Auto-selv". Fishers eksakte test for frukt sett; p <0,001 ) med delvis pollen begrensede betingelser ( "Kontroll" vs "kryssings": Fishers eksakte test for frukt sett; P = 0,16; Fishers eksakte test for sæd sett: P = 0,37). Sammenligningene foreslo også at dette anlegget har selv kompatibilitet ( "kryssings" vs "Selfing": Fishers eksakte test for frukt sett; P = 0,48; Fishers eksakte test for sæd sett: P = 0,32), som var i samsvar med tidligere rapporter 36,37. Videre sammenligninger av de andre behandlingene foreslo pollinering evnene til å bryte-bud pollinering i L. sanguinea var. sanguinea. Stigmatisering av denne planten er moden på knopp scenen (&# 34; Control "vs" Bud ": Fishers eksakte test for frukt sett; P = 0,80; Fishers eksakte test for sæd sett: P = 0,41), og verdien av" Control "ble brukt for sammenligninger på bryte- . knopp stadiet "Breaking bud" behandling viste en høyere frukt sett enn "Auto-selv" (Fishers eksakte test for frukt sett; P = 0,02), noe som indikerer tilstedeværelse av pollen deponering av små bier til stigmata på briste-bud trinnet. det var imidlertid ikke mulig å demonstrere fremskritt av denne bestøvning prosessen. de tre behandlingene beskrevet i 2.4.6.2 ( "Kontroll," "Auto-self" og "Breaking bud") viste signifikante forskjeller (enveis ANOVA for frukt tallerken; df = 2, F = 18,46, p <0,001; enveis ANOVA for frø sett: df = 2, F = 3,6593, P = 0,03), men Tukey HSD antydet at bryte-bud pollinering er ikke veldig effektivt ( "Breaking bud"; vs "Auto-self": frukt sett: P = 0,10; frø sett: P = 0,03). I tillegg er sammenligninger mellom de tre behandlinger i 2.4.6.3 viste ingen signifikante forskjeller (to-veis ANOVA: df = 2, F = 0,6881, P = 0,50, to-veis ANOVA for frø sett: df = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

Figur 1
Figur 1:.. Plantematerialer og eksperimentelt utstyr (a) En blomst av målet plantearter, Lycoris sanguinea Var sanguinea. (B) En breaking knopp. (C) En liten bie besøker bryte knopper å samle pollenkorn. (D) Et eksempel fra oppsamler eksperimentet. (E) En wire-maske buret som dekker noen uåpnede knopper. (F) En vifte som ble brukt hovedsakelig for fangst av små bier. (g Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2
Figur 2: Visitation priser av Lasioglossum japonicum til fullt åpnet blomster og bryte knopper og av Amegilla Florea å åpne blomster Forholdet mellom dette tallet er basert på tidligere arbeid 25.. Den mest hyppig besøkende var liten bie L. japonicum, og den neste var større bee A. Florea. Informasjonen for de undersøkte områdene er som følger: Site 1 = Izumi Nature Park, Chiba Pref .; Side 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Site 3 = Sugawara Shrine, Kanagawa Pref .; Site 4 = Mannyou Nature Park, Tochigi Pref .; ogSite 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tabell 1
Tabell 1: Sammenligninger mellom de visuelle og video-registrert observasjoner av blomster besøkende i 2013. Denne tabellen viser observasjonen tid, observert blomst nummer og besøkstall for små og store bier på hvert sted. "Visual" og "Video" er verdiene fra visuelle observasjoner og videoopptak, henholdsvis. Samværs frekvenser med standardavvik i parentes. Verdien med en stjerne er signifikant forskjellig i forhold til den andre observasjonsmetoden ved en-veis ANOVA (dvs. på besøks forholdet mellom små bier i den visuelle observasjon var signifikant høyere enn den av video reledninger på Site 3).

Tabell 2
Tabell 2: Resultatene av bagging og buret eksperimenter i 2011 og 2012. Forkortelsene er som følger: n = blomst nummeret som brukes i hver behandling; Nei. av frukt = frukt innstilt nummer, Nei. frø = frø innstilt nummer, frukt set = frukt-set-forhold; og frø set = seed-set-forhold. Seed sett forhold er gitt med standardavvik. Streker indikerer ingen data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Flower observasjoner og emballerings eksperimenter ble benyttet i denne studien å avdekke samværsfrekvenser og den kvinnelige reproduktive suksess av planter, henholdsvis. I Dafni (1992) 38, videobåndet metoden var effektiv, fordi det kan ta opp tidspunktet og varigheten av besøkende for analyse og forhindre observatør bias. Men på den tiden, denne metoden kreves kostbart utstyr, og observasjonstider var begrenset av batteriets levetid. Nylig, har kostnadene for utstyr for å produsere video plater avvist, og denne teknologiske metoden kan brukes i andre pollinator forskning. I denne studien, samværsfrekvenser var signifikant forskjellig mellom de visuelle og videoobservasjoner på stedet 3 (tabell 2). Dette kan ha vært forårsaket av en over-observasjon av blomster besøkende, og menneskelige feil som dette kan bli avvist. Dafni (1992) også nevnt oppsamler eller netto eksperimenter for å studere avl systemer 38. Non-wovno stoff poser ble brukt, ble som ikke pollen eller vanntett. L. sanguinea var. sanguinea er ikke et vindpollinerte arter, men regnvann kunne påvirke reproduktive suksess for skaffet blomster. Iron stakes ble brukt til å støtte personer med bagged blomster fra vekten av våt poser, men disse faktorene kan ha påvirket den reproduktive evner av blomster. Dekker hele anlegget av insekt-eksklusivt garn med supportere kan være det beste alternativet for å fjerne slike metodeproblemer. Videre Burene ble benyttet for separering av bie arter, som var det første eksempel på en plante-bur studien. Denne studien demonstrerte effektiviteten av denne metode, og vi kan bruke den til andre studier hvis formål krever bestemmelse av bestøvning effektiviteten av forskjellige funksjonelle grupper, for eksempel små og store bier.

Disse pollinator observasjonene avslørte at de fleste av floral besøkende i Lycoris sanguinea sanguinea gjennom hele blomstringstiden var Lasioglossum japonicum. For å gjøre vellykkede observasjoner, bør pre-observasjoner av target materialer i enkelte kandidatstudiesteder gjøres, som er beskrevet i trinn 1.1 i protokollen delen. For eksempel er identifikasjoner av noen blomster besøkende gjort basert på observasjoner eller kamerabilder i et felt. Noen blomster besøkende tilhørte taksonomiske grupper som var vanskelige å identifisere i begynnelsen på grunn av deres utvisket morfologiske trekk eller raske besøker aktiviteter, for eksempel halictid bier eller nattlige hawkmoths hhv. Derfor kan foreløpige undersøkelser på blomsterbesøk bidra til å identifisere og registrere hvert besøk. For å fullt ut forstå påvirkning av miljøforhold, er det viktig å velge egnede studie områder for observasjonene. For eksempel regnvær er ikke egnet for pollinator observasjoner fordi utseendet og mønstre av pollinering kan endre seg. Hvisde utvalgte områdene hadde svingt i miljøforhold, er det kanskje ikke har vært nok observasjonsdata samlet inn for å analysere studie mål. Alternativt resultatene kan ha blitt misforstått på grunn av forskjeller i klimatiske forhold som påvirker sammensetningen av pollinator samfunnet 39.

I denne studien ble floral besøkende undersøkt ved hjelp av visuelle observasjoner og video plater (tabell 1). Disse to metoder har fordeler og ulemper. I visuelle observasjoner, kan gjenstander sees fra flere vinkler og kan observeres mer spesifikt. Imidlertid er informasjonen tilgjengelig på målene begrenset fordi plategjenstår bare som feltnotater eller digitale fotografier. I kontrast, kan floral besøkende gjentatte ganger kontrolleres ved hjelp av videoopptakene. Dessverre, har en tendens til denne metoden for å produsere uegnede postene for analyser, som out-of-fokus og utilstrekkelig opplyste bilder. I tillegg til disse fremgangsmåter, SOMe bestemt opptak teknikker har blitt utviklet de siste årene. For eksempel, i blomsterplanter med sjeldne pollinatorer, slik som noen orkide planter, er intervallfotografering ved hjelp av digitale kameraer en effektiv tilnærming for pollinator identifikasjon 40. Et digitalt videokamera med en video bevegelsessensor kan ta klare bilder av bevegelsen av pollinatorer på blomster, selv raskt bevegelige pollinatorer på kvelden 41. Videre er et høyhastighetskamera også blitt brukt til å observere langsomme pollinator bevegelser, for eksempel kontakt av hver pollinator til stigma 42. Video-opptak og digital fotografering er vanlige metoder for feltobservasjoner, og det er viktig å forstå egenskapene til hver metode og for å velge den mest hensiktsmessige.

De bagging eksperimenter foreslo grader av pollinator avhengighet av L. sanguinea var. sanguinea (tabell 2). Ved disse fremgangsmåter er den kritiske trinnets er utarbeidelse av posene og merder. I dette tilfelle, poser som ble brukt var en egnet størrelse for blomster (figur 1d); Det kan imidlertid være nødvendig å fremstille større størrelser eller insekt-eksklusiv garn, som kan dekke hele anlegget individer. "Auto-self" behandling hadde noen frukt, men et større frø-set-forhold, og dette kan ha vært forårsaket av kontakt mellom stigma og pollen festet poser. Slike feil kan forebygges ved hjelp av egnede metoder for målene for hvert forsøk. Bagging for de bryte knopper viste pollinering av små bier på briste-bud stadium (tabell 2). Små bier tendens til å håndtere bryte knopper å samle pollen lenger enn de andre insekter som besøkte åpnings blomster. Disse atferdsforskjeller kan tyde på at bryte-bud pollinering ikke har høyere pollinering effektivitet enn de andre pollinering prosesser. For å avdekke disse atferdsforskjeller, pollinering suksess perenkelt besøk eller pollinering effektiviteten av hver pollinator bør evalueres 43,44. Ved å forberede de uåpnede, bagged knopper, var det mulig å anslå single-besøk effekter på reproduksjons aspekter av bryte-bud pollinering. Videre er det i buret eksperiment ble de uåpnede knopper opprettholdes. Denne metoden kan ikke brukes til å evaluere effektiviteten av pollinering av små bier på blomstring stadiet bare. En alternativ metode vil være å dekke buret med en klut som har hull mindre enn størrelsen på alle blomster besøkende inntil bur blomstene helt åpne.

Selv om dagens eksperimenter gitt gode resultater, feltforsøk avslørt bare begrenset informasjon om plante-pollinator interaksjoner. For eksempel ble det en hypotese at bryte-bud pollinering av små bier kan fremme selfing eller geitonogamous pollinering. Denne pollinering prosessen skjer når små bier flytte rundt i bryte knopper. Noen pollenkorn kanlett bæres fra samme blomst til stigma. I tillegg er foraging serier av små bier anslått av deres kroppsstørrelser var kort, fremme korte serier av pollen spredning 45,46. Disse forslagene er vanskelige å etterforske med bare feltforsøk, selv om pollen bevegelser mellom individer kan spores ved hjelp pollen merket med et fluorescerende fargestoff 47,48. For eksempel kan amplifiserte fragment lengde polymorfi eller mikrosatellittmarkører anvendes for å estimere hvorvidt pollen giverne av hvert frø er avledet fra samme eller forskjellige individer 49,50. I de senere år har pollen bevegelser mellom conspecific planter blitt fulgt ved hjelp av enkle pollen genotyping teknikker 35. Denne molekylære metode er blitt brukt til å vise betydningene for evaluering av effektivitet pollinering 36. I den foreliggende sak, kan dette molekylær teknikk avsløre ankomst posisjoner av pollenkorn av bryte knopper, som MIkjempe angir grader av genflyt mellom bryte knopper og fullt åpnet blomster. Derfor er en omfattende forskningsplan, basert på både feltarbeid og molekylære analyser er nødvendig for å avdekke effektene av pollinatorer.

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