Field Eksperimenter af Bestøvning Økologi: Sagen om

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 at afsløre bestøver effektiviteten af ​​en given planteart, er der blevet udviklet flere metoder til markforsøg. Denne undersøgelse viser de grundlæggende metoder til markforsøg til bestøvning økologi ved hjælp af casestudie af Lycoris sanguinea var. Sanguinea og romanen bestøvning mekanisme, bryde-opløbet bestøvning.

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-bestøver interaktioner er gode eksempler til studiet af evolutionær biologi og økologi. De mutualistic relationer mellem blomster og bestøvere menes at have fremmet diversificering af angiosperm 1,2 som følge af naturlig udvælgelse, selv om andre biotiske og abiotiske faktorer også har udøvet indflydelse 3,4,5. Det menes også, at blomster træk har ændret til at tilpasse sig de mest effektive bestøvere og til at producere mere frugt og frø 6. Disse overbevisninger er blevet bygget om store undersøgelser baseret på forskellige indekser, såsom bestøvning effektivitet, der involverer forskellige fortolkninger 7.

Blomstrende planter, der har generelle bestøvning systemer er besøgt af forskellige typer af bestøvere 8. Heri blev en blomst besøgende defineres som en dyreart, der besøgte for at få en blomstret belønning, og bestøvere blev defineret som blomster besøgende, der bestøver.Nogle af disse besøgende bære conspecifikt pollenkorn til stigmata af de besøgte blomster og kan klassificeres som bestøvere. Andre besøgende kan også have nogle intraspecifikke pollen; de kunne foretage mindre bestøvning på grund af adfærdsmæssige eller morfologiske misforhold mellem de bestøvere og blomsterne. Disse sammenlignelige forskelle i bidrag til anlægget reproduktion kunne producere varierende grader af selektivt pres på blomster træk 9 og kan forårsage adaptive divergens af blomstrende planter. Skønt sammensætningen af bestøver samfund og den relative arter overflod er vigtige 10, nøjagtig evaluering af hver besøgendes effektivitet er også kritisk at bestemme det adaptive og / eller evolutionære processer af planterne.

I denne undersøgelse blev der kvantitative skøn over bestøver effektivitetsgevinster, defineret som frugt og frøproduktion pr visitation frekvens, bestemt 11. Den specerne og hyppigheden af ​​de enkelte blomster besøgende blev observeret, og reproduktive effekter på de besøgte blomsterne blev estimeret. Optagelsen af ​​blomster besøg gennem menneskelige observationer er en klassisk metode i bestøvning økologi. Men denne metode pålægger en stor byrde for observatører, som skal forblive foran planterne og tage omhyggelige, langsigtede målinger. For nylig har de teknologier filme og optage hurtigt udviklede, og billige digitale videokameraer har gjort det muligt at indføre videooptagelse til bestøver observationer 12,13. Disse metoder kan lette indsamlingen af ​​basisoplysninger om blomster besøgende, og kunne bidrage til at udvikle en forståelse af den bestøvning økologi af et mål plantearter.

Imidlertid er visitation frekvenser af bestøvere ikke nødvendigvis korreleret til deres bestøvning effektivitet 7,14, og det er vigtigt at evaluere de kvalitative virkninger af hver bestøverpå blomst fitness. Bestøvning effektivitet er blevet anslået gennem antallet af pollenkorn på stigmata 15,16, pollen rør vækst 17,18 og frugt og / eller frøproduktion 19,20. Sække eksperimenter, udført ved hjælp af besøgende-eksklusiv poser, er de typiske metoder til at teste selv-kompatibilitet, autogamy 21,22, og tilstedeværelsen af apomixes 23. Derudover evaluering af bestøvning effektivitet for en bestemt bestøver i den besøgendes samling er blevet hyppigt udført i miljøer, hvor andre blomster besøgende er blevet begrænset (dvs. en wire bur, net eller pose med en maskestørrelse lille nok til at udelukke større bestøvere, der er indstillet på blomstrende planter). For eksempel blev udført sække eksperimenter med små maske poser til at afsløre bestøvning evne myrer eller thrips 24,25. Desuden har fugl udelukkelse eksperimenter ved hjælp af en wire bur eller netto vist de effektive bestøvere af Aloe taxa26-28.

Formålet med denne undersøgelse var: 1) at indføre de metoder, der anvendes i et tidligere papir og 2) at forbedre disse metoder til almindelig brug i andre undersøgelser af blomster besøgende, deres besøg frekvenser, og deres virkninger på planter fitness Lycoris sanguinea var.. sanguinea er en af de arter, der indgår i slægten Lycoris, som distribueres bredt i hele Japan og snævert i Korea 29 og har tragtformet rødlig-orange blomster (figur 1a). En tidligere undersøgelse viste, at L. sanguinea var. sanguinea blev besøgt af flere insektarter, herunder en uidentificerede små bi arter og de større arter Amegilla Florea 29. Imidlertid blev den visitation frekvenser og bestøvning effektiviteten af ​​disse besøgende ikke identificeret. Bestøver observationer til identifikation af blomster besøgende blev udført først. Visitation af små bier blev observed på blomster, der ikke helt havde åbnet endnu (rev knopper fig 1b, c). Små bier flyttede hurtigt rundt om de undehisced støvknapper i bryde knopper og indsamlet pollen ved hjælp af deres kæber. Hypotesen var, at de små bier kunne være bestøvere på breaking-opløbet fase, fordi hullerne mellem støvknapper og stigmata i blomsterne var mindre end kroppen længde bierne. Derfor blev udført sække eksperimenter for at teste bestøvning evne små bier på breaking-opløbet fase, og derudover at undersøge de reproduktive strategier L. sanguinea var. sanguinea. Disse knopper blev sække efter de små bier besøgt, som tillod en vurdering af bestøvning evne bierne. De personer blev bur med uåbnede knopper. En lille-mesh bur blev anvendt, hvorigennem kun små bier kunne passere, så en vurdering af de bestøvning effektiviteten af ​​små bier hele blomsring fase.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

BEMÆRK: Denne artikel er baseret på vores tidligere arbejde 30. Nogle dele er genoptrykt med tilladelse fra Botanisk Society of Japan og Springer Japan.

1. Observation af Floral Besøgende

  1. Udvælgelse af Observation Felter
    1. Søg de områder, hvor plantematerialer distribueres, og vælg kandidat undersøgelse sites ved hjælp af pålidelige ressourcer, såsom billedbøger, akademiske tidsskrifter osv Juster antallet af undersøgelsessteder at passe forskningsmålsætningerne (f.eks en bred vifte af steder for sammenligning af blomsten besøgende hele Japan).
    2. Kontroller placeringen af ​​udvalgte kandidat befolkninger og afstanden fra relevante udgangspunkter, såsom forskningsinstitutter og indkvartering, hvis der er behov langsigtet forskning.
    3. Groft skøn hver populationsstørrelse ved at tælle antallet af plante- individer i en arealenhed. Vælg store befolkningsgrupper for manipuleret eksperiments bruger mange plante individer.
    4. Pre-observation af blomster besøgende
      1. Beslut hvilke målrette enkeltpersoner i hvert område vil blive observeret i samme tidsinterval, afhængigt af befolkningstæthed. Vælg 5-10 frisk åbnet blomster eller bryde knopper som target blomster, og afvise nedbrudte dem, der allerede har åbnet.
      2. Start visuel observation for perioden af en hel dag, fordi blomsterne kan besøges af forskellige bestøvere i forskellige tidsintervaller 31,32.
      3. På optagelsen ark, indspille navnet arter af blomster besøgende og tidspunktet for hver visitation pr time pr blomst.
      4. Tæt observere, om blomster besøgende røre støvknapper og / eller stigmata; hvis de gør, registrere besøgende som bestøvere. Hvis blomstermotiver besøgende kun besøge blomster og ikke røre de reproduktive organer, registrere dem som besøgende.
      5. Brug et insekt net eller håndlavede aspirator, fange de blomster besøgende til at identificere ogbevare dem som prøver (figur 1f). Dræb de fangne ​​besøgende hurtigt med ethylacetat eller fingertryk til thorax, og bevare dem i en blød taske eller i et plastrør eller tilfældet med 100% ethanol.
      6. Efter observation, identificere de specifikke navne på prøver vha morfologiske træk eller, i tilfælde af vanskeligheder med identifikation, anmode hjælp fra eksperter for hver taksonomiske gruppe.
  2. Observation i Field
    1. Vælg forskning sites baseret på deres tilgængelighed, befolkningens størrelse, og antallet af blomster besøgende. Vælg tidsperioder, der omfatter et repræsentativt udsnit af blomster besøgende i blomstringsperioden, og bestemme observationsperioder baseret på forskning mål (f.eks, til forskning i svingninger visitation frekvens ved blomster besøgende, bør fastsættes lange perioder).
    2. Der laves en passende optagelse udstyr, såsom digitale videokameraer (fx om natten optagelse, videokameraer med en infrarød funktion skal bruges).
    3. Vælg målet blomster på samme måde som for 1.1.4.
    4. Fastgør videokameraer til aluminium stativer. Indstil kameraer med stativer foran målet individer, ca. 50 cm væk.
    5. Kontroller og ændre mængden af ​​lys og fokus for materialer på skærmen skærme af kameraerne, før optagelserne.
    6. Start visuel observation og video filme på samme tid for de relevante tidszoner anslået af de pre-observationer (i det foreliggende tilfælde, observationsperioder var i mere end seks timer i gennemsnit, fra ca 05:00 til 13:00 pm ).
    7. Identificer de arter navnene på de besøgende og bestøvere, og registrere deres navne og tidspunkter for deres besøg på optagelsen ark.
    8. Optag og identificere de besøgende og bestøvere på samme måde som i 1.1.4.5.
    9. Gentag trin 1.2.1 til 1.2.7 for hver observation periode. Indstil observationsperioder baseret på forskning mål og pre-observationsdata.
  3. Data Analyser Efter Observation
    1. Identificer de artsnavne tilfangetagne prøver efter bestøver observation på samme måde som i 1.1.4.6.
    2. Kontroller videoklip og notere arten navne og deres besøg gange på samme måde som for visuel observation.
    3. Beregn visitation frekvenser pr blomst timen i hver blomstret besøgende fra de visuelle observation og videooptagelse data. Sammenlign disse frekvenser statistisk mellem stederne og år af hver besøgende efter passende statistiske metoder baseret på grundlæggende statistik og anvendelse af passende software, såsom R, SPSS, og / eller SAS 33-35 (f.eks, en to-vejs variansanalyse (ANOVA ) med Tukey ærlige signifikant forskel (HSD) test i R-software).

2. Sække og Cage Eksperimenter

  1. Forberedelserne til sække og Cage Eksperimenter
    1. For sække eksperimenter forberede poser, der har små maskestørrelser (~ 0,5-1 mm) og bruge dem til helt at forhindre blomst visitation (f.eks, ikke-vævet stof poser blev anvendt til sække eksperimenter i 2011 og 2012).
    2. For bur eksperimenter, forberede wire eller plast mesh brædder med en diameter, der tillader målet mindre besøgende til at passere igennem, men udelukker de store, og forbinde disse mesh bestyrelser til at danne et bur. Sørg for, at der ikke er nogen huller større end masken diameter. Juster størrelsen og formen af ​​bure baseret på det mål plantearter og individuelle numre.
  2. sække Eksperimenter
    1. Vælg 30 individer pr behandling, der ikke har nogen skader fra planteædere eller et alvorligt miljø. Til behandling, vælge en enkelt blomst fra hver enkelt plante, eller brug enkelte blomster på en enkelt plante.
    2. Bag tHan målrette blomster i marken efter mærkning dem med tape (serienummer og alfabet, figur 1 g). Pas på ikke at røre ved støvknapper eller stigmata inden poserne for at undgå muligheden for selvbestøvning.
    3. Fix forsigtigt poser til blomsterne med en blød snor eller wire (figur 1d).
    4. Læg forsigtigt enkelte blomster oprejst med understøtninger hjælp blød snor eller wire til at støtte enkeltpersoner mod tilt eller kollaps under vægten af ​​de poser eller vinden, efter behov. Twist eller vind en snor eller wire sagte omkring stilken af ​​et mål individ, for ikke at skabe skader.
    5. Behandlinger i sække eksperimenter
      1. For "Control" behandling, vedhæfte etiketterne til målet blomster og gennemføre ingen behandling. Tillad blomstermotiver besøgende til frit at besøge.
      2. For "krydsbestøvning" behandling, dækker knopperne, indtil de blomster, og derefter fjerne støvknapper af de sække blomster. Sæt nogle pollen korn fra flere individer på stigmata.
      3. For "selvbestøvning" behandling, dække knopper indtil blomsterne åbne, og sætte pollen fra de samme blomster på deres stigmata. Dæk disse behandlede blomster igen.
      4. For "Auto-selv" behandling, dækker knopperne med poser indtil udgangen af ​​blomstringsperioden.
      5. For "Breaking opløbet" behandling, identificere de bryder knopper, der er blevet besøgt og observere indgang eller udgang af små bier (figur 1b, c). Fjern støvknapper af de bryder knopper for at forhindre gentagne pollen depositioner på samme blomst efter visitation af små bier, og taske disse knopper hurtigt for at forhindre yderligere visitations.
      6. For "Blomstrende" behandling, taske knopperne indtil åbningen scenen for at undgå visitations på breaking-opløbet fase. Efter at fjerne poser og tillade besøgende at samle nektar og pollen.
      7. For "Bud" behandling,fjerne støvknapper fra uåbnede knopper og udkrydsning dem kunstigt. Bag disse knopper hurtigt for at forhindre blomst visitations.
  3. Cage Eksperimenter
    1. Dæk mål plante personer med forberedte bure. Juster holdninger bur blomster i hånden for at forhindre kontakt og pollen depositioner mellem forskellige stigmata (figur 1e).
    2. For "Cage" behandling, vælge de personer med uåbnede knopper og sætte etiketter på dem til identifikation af udvalgte blomster. Cage de personer med mærkede knopper til at afvise de påvirkninger fra før etableringen af bure (dvs. kan blomsteragtige insekter ikke besøge uåbnede knopper, og kun virkningerne af insekter, der besøger efter placeringen af bure kan estimeres).
    3. Fastgør burene fast til underlaget ved hjælp af jern pæle for at forhindre indrejse af besøgende mellem buret base og jorden.
  4. Data Analyser After den sække og Cage Eksperimenter
    1. Samle alle de mærkede blomster i slutningen af blomstringsperioden (figur 1g) ved at skære og adskille dem fra de maternelle individer. Bevar hver mærket prøve separat for at forhindre deres forurening.
    2. Kontrollere tilstedeværelsen eller fraværet af frugt sat på hver mærket flower.Record frø serienummer for hver enkelt frugt i tilfælde af indstilling frugt.
    3. Beregne forholdet mellem frugt- numre pr blomst (frugt-set forhold, defineret som antallet af frugter divideret med antallet af blomster) og af frø numre pr modne frugt (seed-set-forhold, defineret som antallet af frø divideret med antallet af frøanlæg) ved hjælp af alle de registrerede tal.
    4. Statistisk sammenligne frugt- og frø-sæt forhold mellem behandlingerne ved hjælp af passende metoder og software, såsom de i 1.3.3 (f.eks envejs ANOVA med Tukeys HSD eller Fishers eksakte test i R-software 33).
    5. Undersøgelser af de materialer, der bruger resultaterne af sække eksperimenter
      1. For at teste behovet for animalske bestøvere, statistisk sammenligne resultaterne mellem "Control" og "Auto-selv" behandlinger.
      2. For at estimere graden af ​​pollen begrænsning, sammenligne "Control" og "indkrydsning" behandlinger.
      3. For at teste selv-kompatibilitet, sammenligne "indkrydsning" og "selvbestøvning" behandlinger.
    6. Evalueringer af de påvirkninger af bryde-BUD bestøvning
      1. Sammenlign "Control" og "Bud" behandlinger at afgøre, om stigmata af breaking knopper er reproduktivt modne og hvorvidt værdien af ​​"Control" behandling kan anvendes til styring ved ophugning knopstadiet.
      2. Sammenlign "Auto-selv" og "Breaking opløbet" behandlinger at afgøre, om den reproduktive succes af blomster bestøves med små bier på breaking-bud fase er statistisk højere end for planter, der udfører autogamy (dvs. at teste tilstedeværelsen af rev-knop bestøvning). Efter at sammenligne disse to behandlinger med "Control" til at estimere bestøvning effektiviteten af ​​at bryde-opløbet bestøvning.
      3. Sammenlign "Breaking opløbet," "Cage," og "Blomstrende" behandlinger til at estimere de reproduktive påvirkninger af bryde-opløbet bestøvning.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fem populationer blev udvalgt til bestøver observationer. I den præ-observation fase blev visitations af forskellige insektarter til åbning blomster og små bier til at bryde knopper bekræftet. Blomster besøgende observationer viste, at de fleste af de besøgende på alle fem studier steder var individer af de små biarter Lasioglossum japonicum. Den samlede visitation rekord viste, at visitation nøgletal af denne art var mere end 90% ved tre lokaliteter (Figur 2). I modsætning hertil forholdene mellem det næstmest hyppig gæst, Amegilla Florea, var lavere end 10% i disse områder. Disse biarter rørt også stigmata over besøgte blomster, og de blev registreret som bestøvere. Andre hyppige blomst besøgende, såsom Episyrphus balteatus, indsamlet pollen uden kontakt med stigmata, og de blev identificeret som besøgende. På et sted, viste data analyserne, at visitationfrekvenser af små bier registreret af visuelle observationer var signifikant højere end dem, registreres af video (Tabel 1: envejs 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).

Sække og bur eksperimenter blev udført ved site 1 i 2011 og 2012. Ikke-vævet stof poser, med en mindre maskestørrelse end kroppen størrelser af blomster besøgende, og wire-mesh bure, med større masker end de små bier, men mindre end andre besøgende, var forberedt. De hyppige visitations af små bier til bur blomster blev observeret, og bure blev anvendt. Resultatet af "Breaking opløbet" behandling viste bestøvning evne små bier besøger bryde knopper. Sammenligninger af frugtog frø sæt mellem behandlingerne er beskrevet i 2.4.5 afslørede reproduktive træk af Lycoris sanguinea var sanguinea, som er overvejende animalsk-bestøvet ( "Control" vs. "Auto-selv":. Fishers eksakte test for frugt sæt; p <0,001 ) med delvist pollen-begrænsede forhold ( "kontrol" vs. "indkrydsning": Fishers eksakte test for frugt plade; P = 0,16; Fishers eksakte test for frø sæt: P = 0,37). Sammenligningerne også foreslået, at dette anlæg har selv-kompatibilitet ( "indkrydsning" vs. "selvbestøvning": Fishers eksakte test for frugt plade; P = 0,48; Fishers eksakte test for frø sæt: P = 0,32), hvilket var i overensstemmelse med tidligere rapporter 36,37. Desuden sammenligninger af de andre behandlinger foreslog bestøvning evner at bryde-BUD bestøvning i L. sanguinea var. sanguinea. Den stigmatisering af denne plante er moden i opløbet fase (&# 34; Control "vs." Bud ": Fishers eksakte test for frugt plade; P = 0,80; Fishers eksakte test for frø sæt: P = 0,41), og værdien af" Control "blev brugt til sammenligninger på breaking- . knopstadiet den "Breaking opløbet" behandling viste en højere frugt sæt end "Auto-selv" (Fishers eksakte test for frugt plade; P = 0,02), hvilket indikerer tilstedeværelsen af pollen aflejring af små bier til stigmata på breaking-opløbet stadie. Men det var ikke muligt at påvise fremskridt i denne bestøvning proces. de tre behandlinger er beskrevet i 2.4.6.2 ( "Control", "Auto-selv" og "Breaking bud«) viste signifikante forskelle (envejs ANOVA for frugt sæt; df = 2, F = 18,46, P <0,001; envejs ANOVA for frø sæt: df = 2, F = 3,6593, P = 0,03), men Tukeys HSD foreslog, at bryde-opløbet bestøvning er ikke særlig effektiv ( "Breaking opløbet"; vs "Auto-selv": frugt sæt: P = 0,10; frøsætning: P = 0,03). Derudover sammenligninger mellem de tre behandlinger i 2.4.6.3 viste ingen signifikante forskelle (to-vejs ANOVA: df = 2, F = 0,6881, P = 0,50, to-vejs ANOVA for frø sæt: df = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

figur 1
Figur 1:.. Plant materialer og eksperimentelt udstyr (a) En blomst af target plantearter, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) En breaking opløbet. (C) En lille bi besøger de brydende knopper til at indsamle pollenkorn. (D) Et eksempel fra sække eksperimentet. (E) En wire-mesh bur dækker nogle uåbnede knopper. (F) En aspirator, der hovedsageligt blev anvendt til opsamling af små bier. (g Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2: Visitation satser Lasioglossum japonicum til fuldt åbnet blomster og bryde knopper og af Amegilla Florea til udsprungne blomster Forholdet mellem dette tal er baseret på tidligere arbejde 25.. Den mest hyppig gæst var den lille bi L. japonicum, og den næste var den større bi A. Florea. Oplysningerne om de undersøgte lokaliteter er som følger: site 1 = Izumi Nature Park, Chiba Pref .; Site 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Webstedet 3 = Sugawara helligdom, Kanagawa Pref .; Webstedet 4 = Mannyou Nature Park, Tochigi Pref .; ogWebstedet 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Klik her for at se en større version af dette tal.

tabel 1
Tabel 1: Sammenligninger mellem de visuelle og video-registreret observationer af blomster besøgende i 2013. Denne tabel viser observationstiden, observerede blomst nummer, og visitation antal af små og store bier på hvert websted. "Visual" og "Video" er de værdier fra visuelle observationer og videooptagelser, hhv. Visitation frekvenser med standardafvigelser er i parentes. Værdien med en stjerne, er signifikant forskellig i forhold til den anden observation metode envejs ANOVA (dvs. den visitation forholdet mellem små bier i visuel iagttagelse var signifikant højere end den af videoen resnore på webstedet 3).

tabel 2
Tabel 2: Resultaterne af sække og bur eksperimenter i 2011 og 2012. Forkortelserne er som følger: n = blomst, der bruges i hver behandling; ingen. af frugt = frugt-sæt nummer, ingen. af frø = frø-sæt nummer, frugt sæt = frugt-sæt forhold; og frøsætning = frø-set forhold. Seed sæt nøgletal er givet med standardafvigelser. Streger angiver ingen data.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Flower observationer og sække eksperimenter blev ansat i denne undersøgelse for at afsløre visitation frekvenser og den kvindelige reproduktive succes af planter, hhv. I Dafni (1992) 38, videobåndet metoden var effektiv, fordi det kunne optage timingen og varigheden af de besøgende til analyse og forhindre observatør bias. Men på det tidspunkt, denne metode krævede dyrt udstyr, og observation gange blev begrænset af batteriets levetid. For nylig er omkostningerne til udstyr til fremstilling videooptagelser faldet, og dette teknologiske metode kan anvendes i andre bestøver forskning. I denne undersøgelse, at visitation frekvenser var signifikant forskellig mellem de visuelle og video observationer på stedet 3 (tabel 2). Dette kan være forårsaget af en over-observation af blomst besøgende, og menneskelige fejl som denne kan afvises. Dafni (1992) nævnte også sække eller netto eksperimenter for at studere avlssystemer 38. Ikke-woven stof poser blev brugt, blev der ikke pollen- eller vandtæt. L. sanguinea var. sanguinea er ikke en vind-bestøvede arter, men regnvand kan påvirke den reproduktive succes sække blomster. Jern stave blev anvendt til at støtte enkeltpersoner med sække blomster fra vægten af ​​våde poser, men disse faktorer kan have påvirket reproduktive evner af blomster. Dækker hele planten ved insekt-eksklusiv redskaber med tilhængere kan være den bedste løsning til at fjerne sådanne metodologiske problemer. Desuden blev bure anvendes til adskillelse af biarter, som var det første eksempel på en plante-bur undersøgelse. Denne undersøgelse har vist effektiviteten af ​​denne metode, og vi kan anvende det til andre undersøgelser, hvis formål kræver bestemmelse af bestøvning effektiviteten af ​​forskellige funktionelle grupper, såsom små og store bier.

Disse bestøver observationer viste, at de fleste af de blomster besøgende på Lycoris sanguinea sanguinea hele blomstringsperioden var Lasioglossum japonicum. For at gøre vellykkede observationer, bør pre-observationer af mål materialer i nogle ansøgerlande undersøgelse sites, som er beskrevet i trin 1.1 i afsnittet protokollen. For eksempel er identifikationer af nogle blomster besøgende lavet baseret på observationer eller kamerabilleder på en mark. Nogle blomster besøgende tilhørte taksonomiske grupper, der var vanskelige at identificere ved første på grund af deres skelnes morfologiske træk eller hurtige besøg aktiviteter, såsom halictid bier eller natlige hawkmoths henholdsvis. Derfor kunne indledende forskning om blomster besøg bidrage til at identificere og registrere hvert besøg. For fuldt ud forstå indflydelsen af ​​miljømæssige forhold, er det vigtigt at vælge egnede undersøgelsessteder for observationerne. For eksempel, regnvejr er ikke egnet til bestøver observationer, fordi udseendet og mønstre af bestøvning kunne ændre. Hvisde udvalgte steder havde svinget i miljøforhold, der måske ikke har været nok observationsdata indsamlet til at analysere de mål undersøgelsens. Alternativt kan resultaterne er misfortolket grund af forskelle i klimaforhold påvirker sammensætningen af bestøver samfund 39.

I denne undersøgelse blev floral besøgende undersøgt under anvendelse af visuelle observationer og videooptagelser (tabel 1). Disse to metoder har fordele og ulemper. I visuelle observationer, kan objekter ses fra flere vinkler og kan iagttages mere specifikt. Men de tilgængelige oplysninger om målene er begrænset, fordi posten er fortsat kun som feltnoter eller digitale fotografier. I modsætning hertil kan blomsteragtige besøgende gentagne gange kontrolleres ved hjælp optagede videoer. Desværre, denne metode har tendens til at producere uegnede registreringer for analyser, som ud-af-fokus og utilstrækkeligt oplyste billeder. Ud over disse metoder, whiche specifik optagelse teknikker er blevet udviklet i de senere år. For eksempel i blomstrende planter med sjældne bestøvere, såsom nogle orkide planter, interval fotografering ved hjælp af digitale kameraer er en effektiv metode til bestøver identifikation 40. Et digitalt videokamera med en video motion detection sensor kan optage klare billeder af bevægelsen af bestøvere på blomster, selv hurtigt bevægelse bestøvere natten 41. Desuden er en high-speed kamera også blevet brugt til at observere langsomme bestøver bevægelser, såsom kontakten af hver bestøver til stigmatisering 42. Videooptagelse og digital fotografering er almindelige metoder til feltobservationer, og det er vigtigt at forstå de særlige kendetegn ved hver metode og for at vælge den bedst egnede.

De sække eksperimenter foreslog grader af bestøver afhængighed af L. sanguinea var. sanguinea (tabel 2). Ved disse fremgangsmåder det kritiske trins er udarbejdelsen af ​​poserne og bure. I dette tilfælde er de poser var egnet størrelse blomsterne (figur 1d); Dog kan det være nødvendigt at forberede større størrelser eller insekt-eksklusive net, som kan dække hele planten individer. "Auto-selv" behandling havde nogle frugt, men en større frø-sæt forhold, og det kan have været forårsaget af kontakten mellem stigmatisering og pollen-vedhæftede poser. Sådanne fejl kan forebygges ved hjælp af passende metoder til målene for hvert forsøg. Sække til bryde knopper viste bestøvning af små bier på breaking-opløbet fase (tabel 2). Små bier tendens til at håndtere de bryde knopper til at indsamle pollen længere end de andre insekter, der besøgte åbning blomster. Disse adfærdsmæssige forskelle kunne antyde, at bryde-opløbet bestøvning ikke har højere bestøvning effektivitet end de andre bestøvning processer. For at afsløre disse adfærdsmæssige forskelle, bestøvningen succes prenkelt besøg eller bestøvning effektiviteten af hver bestøver bør evalueres 43,44. Ved udarbejdelsen af ​​de uåbnede, sække knopper, det var muligt at estimere de enkelt-besøg virkninger på de reproduktive aspekter af at bryde-opløbet bestøvning. Endvidere i buret eksperiment blev uåbnede knopper fastholdes. Denne metode kunne ikke anvendes til at evaluere effektiviteten af ​​bestøvning af små bier på kun blomstringen. En alternativ metode ville være at dække buret med en klud, der har huller mindre end størrelsen af ​​alle blomster besøgende indtil de bur blomster fuldt åbne.

Selv om de nuværende eksperimenter givet gode resultater, markforsøg afslørede kun begrænsede oplysninger om plante-bestøver interaktioner. For eksempel blev det en hypotese, at bryde-opløbet bestøvning af små bier kan fremme selvbestøvning eller geitonogamous bestøvning. Denne bestøvning proces opstår, når små bier bevæge sig rundt i de bryder knopper. Nogle pollenkorn kanlet transporteres fra samme blomst til stigmatisering. Derudover fouragering intervaller af små bier anslået af deres krop størrelser var kort, fremme korte intervaller af pollenspredning 45,46. Disse forudsigelser er vanskelige at undersøge ved hjælp af kun markforsøg, selvom pollen bevægelser mellem individer kan spores ved hjælp pollen mærket med et fluorescerende farvestof 47,48. For eksempel kan amplificerede polymorfisme eller mikrosatellitmarkører anvendes til at vurdere, om de pollen donorer af hvert frø er afledt af samme eller forskellige individer 49,50. I de senere år har pollen bevægelserne mellem conspecifikt planter blevet fulgt ved hjælp af enkelt pollen genotype teknikker 35. Denne molekylær metode er blevet brugt til at vise de betydninger for evalueringerne af bestøvning effektivitetsgevinster 36. I den foreliggende sag, kunne denne molekylære teknik afsløre ankomst positioner af pollenkorn bryde knopper, der miGHT angiver grader af gen flow mellem bryde knopper og fuldt udsprungne blomster. Derfor er en omfattende forskning, som er baseret på både feltarbejde og molekylære analyser, er nødvendig for at afsløre virkningerne af bestøvere.

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