Veldexperimenten van Bestuiving Ecologie: De zaak van

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

Bestuiver de effectiviteit van een bepaalde plantensoort openbaren, zijn meerdere methoden veldexperimenten ontwikkeld. Deze studie toont de fundamentele methoden van veldexperimenten voor bestuiving ecologie gebruik van de case study van Lycoris sanguinea var. Sanguinea en de roman bestuiving mechanisme, het breken-knop bestuiving.

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-bestuiver interacties zijn uitstekende voorbeelden voor de studie van de evolutionaire biologie en ecologie. De mutualistische relaties tussen bloemen en bestuivers zijn dacht dat de diversificatie van de angiosperm 1,2 als gevolg van natuurlijke selectie te hebben bevorderd, hoewel andere biotische en abiotische factoren hebben ook invloed uitgeoefend 3,4,5. Ook wordt gedacht dat floral eigenschappen zijn gewijzigd aanpassen aan de meest effectieve bestuivers en meer vruchten en zaden 6 produceren. Deze overtuigingen zijn geconstrueerd hoewel grote studies op basis van verschillende indices, zoals bestuiving effectiviteit, dat verschillende interpretaties 7 betrekken.

Bloeiende planten die bestuiving systemen gegeneraliseerd worden bezocht door verschillende soorten bestuivers 8. Hierin werd een bloem bezoeker gedefinieerd als een diersoort die bezocht om een ​​beloning te krijgen bloemen en bestuivers werden gedefinieerd als bloemen bezoekers die bestuiven.Sommige van deze bezoekers dragen soortgenoten stuifmeelkorrels van de stigmata van de bloemen bezocht en kan worden geclassificeerd als bestuivers. Andere bezoekers kunnen ook een aantal intraspecifieke pollen; ze misschien minder bestuiving te voeren als gevolg van gedrags- of morfologische mismatches tussen de bestuivers en de bloemen. Deze vergelijkbare verschillen in de bijdrage aan de voortplanting planten kon een verschillende mate van selectieve druk te produceren op florale eigenschappen 9 en kon de adaptieve divergentie van bloeiende planten veroorzaken. Hoewel dus de samenstelling van de bestuiver gemeenschap en de relatieve abondantie van soorten van belang 10, een nauwkeurige beoordeling van de effectiviteit van elke bezoeker is ook kritisch voor de adaptieve en / of evolutionaire processen van de planten te bepalen.

In deze studie, kwantitatieve schattingen van de bestuiver efficiëntie, gedefinieerd als het fruit en zaadproductie per visitatie frequentie, werden bepaald 11. de species en de frequentie van elke bezoeker bloemen werden waargenomen, en de effecten op de voortplanting van de bezochte bloemen werden geschat. De opname van de bloemen bezoeken door menselijke waarnemingen is een klassieke methode in bestuiving ecologie. Deze methode legt een grote last voor waarnemers die zijn vereist voor de planten te blijven en zorgvuldige, langdurige metingen. Onlangs hebben de technologieën van filmen en de opname snel ontwikkeld, en low-cost digitale videocamera's hebben de invoering van een video-opname te bestuiver waarnemingen 12,13 ingeschakeld. Deze methoden kunnen het verzamelen van basisgegevens over bloemen bezoekers vergemakkelijken en zou kunnen helpen om een ​​goed begrip van de bestuiving ecologie van een doelwit plantensoorten te ontwikkelen.

De visitatie frequenties van de bestuivers niet noodzakelijkerwijze gecorreleerd met de bestuiving effectiviteit 7,14, en het is belangrijk voor de kwalitatieve effecten van elk bestuiver evaluerenop bloem fitness. Effectiviteit Bestuiving is geschat door het aantal stuifmeelkorrels op de stigmata 15,16, pollenbuisgroei 17,18 en fruit en / of zaadproductie 19,20. Opzakken experimenten uitgevoerd met behulp van bezoeker-exclusieve tassen, zijn de typische methoden voor het testen van self-compatibiliteit, autogamy 21,22, en de aanwezigheid van apomixes 23. Bovendien, de evaluatie van bestuiving effectiviteit voor een bepaalde bestuiver in de bezoeker assemblage is herhaaldelijk uitgevoerd in omgevingen waar andere bloemen bezoekers beperkt (dat wil zeggen, een kooi, net, of een zak met een maaswijdte klein genoeg om grotere bestuivers uitgesloten dat set op bloeiende planten). Zo werden in zakken experimenten met kleine netzakken uitgevoerd om het vermogen van bestuiving mieren of trips 24,25 onthullen. Bovendien hebben vogel uitsluiting experimenten met behulp van een kooi of netto de effectieve bestuivers van de Aloe taxa getoond26-28.

De doelstellingen van dit onderzoek waren: 1) om de gebruikte in een vorig papieren methoden in te voeren en 2) om deze methoden voor algemeen gebruik in andere studies op appeltje bezoekers, hun bezoek aan frequenties te verbeteren en hun effecten op Planet Fitness Lycoris sanguinea var.. sanguinea is een van de soorten die behoren tot het genus Lycoris, die grotendeels in Japan en eng in Korea 29 wordt verdeeld en heeft trechtervormig rood-oranje bloemen (figuur 1a). Een eerdere studie bleek dat L. sanguinea var. sanguinea werd bezocht door verschillende soorten insecten, met inbegrip van een niet-geïdentificeerde kleine bijen soorten en de grotere soorten Amegilla florea 29. Echter, de visitatie frequenties en bestuiving doeltreffendheid van deze bezoekers niet geïdentificeerd. Bestuiver waarnemingen voor de identificatie van bloemen bezoekers werden voor het eerst uitgevoerd. Visitatie door kleine bijen werd observed op bloemen die nog niet volledig heeft geopend (breken knoppen, fig 1b, c). Kleine bijen verplaatst haastig rond de undehisced helmknoppen in het breken van knoppen en verzamelde pollen met behulp van hun kaken. De hypothese was dat de kleine bijen bestuivers aan het breken-knopstadium zou kunnen zijn omdat de kloof tussen de meeldraden en de stigmata in de bloemen kleiner dan de lichaamslengte van de bijen waren. Daarom werden zakken experimenten uitgevoerd om de bestuiving vermogen van kleine bijen te testen bij het breken-knopstadium, en in aanvulling op de reproductieve strategieën van L. onderzoeken sanguinea var. sanguinea. Deze knoppen werden zakken nadat de kleine bijen bezocht, die een schatting van het vermogen van de bestuiving bijen toegestaan. De personen werden opgesloten met ongeopende knoppen. Een kleine mesh kooi werd gebruikt, waardoor slechts kleine bijen kon doorgaan, waardoor een schatting van de efficiëntie van bestuiving kleine bijen het gehele flowering podium.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

LET OP: Dit artikel is gebaseerd op onze eerdere werk 30. Sommige delen zijn herdrukt met toestemming van de Botanische Society of Japan en Springer Japan.

1. Observatie van Floral Bezoekers

  1. Selectie van de Observation Fields
    1. Zoeken in de gebieden waar de plantaardige materialen worden verdeeld, en selecteer de kandidaat-studie sites met behulp van betrouwbare bronnen, zoals prentenboeken, wetenschappelijke tijdschriften, enz. Pas het aantal studie sites om de onderzoeksdoelen (past bijvoorbeeld een breed scala van locaties voor de vergelijking van de bloem bezoekers het hele Japan).
    2. Controleer de locaties van de geselecteerde kandidaat bevolking en de afstanden van relevante uitgangspunten, zoals onderzoeksinstituten en accommodaties, als lange-termijn onderzoek nodig is.
    3. elke grootte van de populatie ruwweg te schatten door het tellen van het aantal planten individuen in een oppervlakte-eenheid. Kies grote populaties voor gemanipuleerd experiments met behulp van vele planten individuen.
    4. Pre-observatie van floral bezoekers
      1. Beslis welke doelgroep individuen in elk gebied zal worden waargenomen tijdens hetzelfde tijdsinterval, afhankelijk van de dichtheden. Selecteer 5-10 vers geopende bloemen of breken knoppen als doel bloemen en gedegradeerde degenen die al hebben geopend weigeren.
      2. Start de visuele waarneming voor de periode van een hele dag, want de bloemen kunnen worden bezocht door verschillende bestuivers in verschillende tijd varieert 31,32.
      3. Op de opname sheets, noteer de soortnaam van florale bezoekers en de tijd van elke visitatie per uur per bloem.
      4. Nauwlettend observeren of floral bezoekers de helmknoppen en / of stigmata te raken; als ze dat doen, nemen de bezoekers als bestuivers. Als de bloemen bezoekers alleen de bloemen te bezoeken en niet de voortplantingsorganen niet aanraken, nemen ze als bezoekers.
      5. Met behulp van een insect net of handgemaakte aspirator, vangen de bloemen bezoekers te identificeren enbehouden ze als monsters (figuur 1f). Dood de gevangen bezoekers snel met ethylacetaat of vingers druk op de thorax, en bewaar ze in een zachte tas of in een plastic buis of koffer met 100% ethanol.
      6. Na de observatie, vaststellen van de specifieke namen van de exemplaren met behulp van morfologische kenmerken of, in geval van moeilijkheden bij de identificatie, vragen de hulp van deskundigen voor elke taxonomische groep.
  2. Observatie in het veld
    1. Selecteer onderzoek sites op basis van hun toegankelijkheid, grootte van de populatie en het aantal bloemen bezoekers. Kies perioden dat een representatieve steekproef van bloemen bezoekers in het bloeiseizoen omvatten, en bepaal observatieperioden op basis van onderzoek doelstellingen (bijvoorbeeld, voor onderzoek naar visitatie-frequentie fluctuaties door bloemen bezoekers, lange perioden moet worden ingesteld).
    2. Bereid de geschikte opname-apparatuur, zoals digitale videocamera's (bijvoorbeeld voor het opnemen nacht, videocamera's met een infrarood-functie te gebruiken).
    3. Selecteer het doel bloemen op dezelfde wijze als bij 1.1.4.
    4. Bevestig de videocamera's om aluminium statieven. Stel de camera's met statieven voor het doel individuen, ongeveer 50 cm.
    5. Controleer de hoeveelheid licht en de focus van het materiaal op het scherm van de camera wijzigen voordat filmen.
    6. Start de visuele waarneming en video filmen op hetzelfde moment naar de juiste tijdzones geschat door de pre-waarnemingen (in casu observatieperioden waren voor meer dan zes uur gemiddeld, vanaf ongeveer 05:00-13:00 pm ).
    7. Identificeer de soort namen van de bezoekers en bestuivers, en noteer hun namen en de tijden van hun bezoeken aan de registratiebladen.
    8. Vastleggen en de bezoekers en bestuivers op dezelfde manier te identificeren als in 1.1.4.5.
    9. Herhaal de stappen 1.2.1 tot en met 1.2.7 voor elke observation periode. Stel de observatie perioden op basis van de doelstellingen van onderzoek en pre-observatiegegevens.
  3. Gegevens Analyses Na Observation
    1. Identificeer de soortnamen van gevangen exemplaren na bestuiver observatie in de dezelfde manier als in 1.1.4.6.
    2. Check de video clips en noteer de soortnamen en hun bezoek keer op dezelfde manier als voor de visuele waarneming.
    3. Bereken de visitatie frequenties per bloem per uur van elke bloemen bezoeker van de visuele waarneming en video-opname van gegevens. Vergelijk deze frequenties statistisch tussen de sites en jaren van elke bezoeker met behulp van geschikte statistische methoden op basis van fundamentele statistieken en met behulp van geschikte software, zoals R, SPSS, en / of SAS 33-35 (bijvoorbeeld een twee-weg analyse van de variantie (ANOVA ) met eerlijke significant verschil (HSD) -test Tukey in R software).

2. Bagging en Cage Experimenten

  1. De voorbereidingen voor de Bagging en Cage Experimenten
    1. Voor de experimenten zakken, tassen bereiden dat kleine maaswijdte hebben (~ 0,5-1 mm) en ze gebruiken om volledig te voorkomen bloem visitatie (bijvoorbeeld niet-geweven stof zakken werden gebruikt voor de experimenten zakken in 2011 en 2012).
    2. Voor de experimenten kooi, voor te bereiden draad of gaas plastic platen met een diameter die het mogelijk maakt de doelstelling kleinere bezoekers te passeren, maar exclusief de grotere, en sluit deze maas boards om een ​​kooi te vormen. Er mogen geen gaten groter is dan de diameter mesh. Pas de grootte en vorm van kooien op basis van de beoogde plantensoorten en individueel nummer.
  2. bagging Experimenten
    1. Selecteer 30 personen per behandeling die geen schade van herbivoren of van een ernstige milieu. Voor de behandeling, kies dan een enkele bloem uit elke individuele plant, of gebruik maken van de individuele bloemen op een enkele plant.
    2. bag tHij richten bloemen in het veld nadat ze te labelen met tape (serienummer en alfabet Figuur 1 g). Wees voorzichtig dat u de helmknoppen of de stigmata te raken binnen de zakken om de mogelijkheid van zelfbestuiving te voorkomen.
    3. Zorgvuldig vast zakken om de bloemen met een zachte draad of (figuur 1d).
    4. Zorgvuldig set individuele bloemen rechtop met steunen het gebruik van zachte draad of aan de personen tegen kantelen of instorten te ondersteunen onder het gewicht van de zakken of de wind, als dat nodig is. Twist of doorspoelen van een draad of zachtjes rond de steel van een doel individu, om geen schade te maken.
    5. Behandelingen in de zakken experimenten
      1. Voor de "Control" behandeling, bevestigt de labels aan het doel bloemen en voeren geen behandeling. Laat bloemen bezoekers vrij te bezoeken.
      2. Voor de "Uitkruisen" behandeling, hebben betrekking op de knoppen totdat ze bloem, en verwijder vervolgens de helmknoppen van de zakken bloemen. Doe wat pollen korrels van meerdere personen op de stigmata.
      3. Voor de "Zelfbestuiving" behandeling, hebben betrekking op de knoppen tot de bloemen open en zet stuifmeel van de zelfde bloemen op hun stigmata. Bedek deze behandeld bloemen weer.
      4. "Auto-zelf" behandeling, bedekken de toppen met zakken tot het einde van de bloeitijd.
      5. Voor de "Breaking bud" behandeling, identificeren van de brekende knoppen die zijn bezocht en let op de in- of uitgang van de kleine bijen (figuren 1b, c). Verwijder de helmknoppen van het breken van knoppen herhaalde pollen afzettingen op de zelfde bloem na visitatie door kleine bijen te voorkomen, en tas deze knoppen snel verder visitaties te voorkomen.
      6. Voor de "Bloeiende" behandeling, tas van de knoppen totdat de openingsfase aan visitaties bij het breken-knopstadium voorkomen. Daarna verwijdert de zakken en laat de bezoekers van nectar en stuifmeel te verzamelen.
      7. Voor de "Bud" behandeling,verwijder de helmknoppen van ongeopende knoppen en uitkruisen hen kunstmatig. Bag deze knoppen snel te bloeien visitaties te voorkomen.
  3. Cage Experimenten
    1. Bedek het doel fabriek personen met voorbereide kooien. Stel de posities van gekooide bloemen met de hand om te voorkomen dat contact en stuifmeel deposities tussen verschillende stigmata (Figuur 1e).
    2. Voor de "Kooi" behandeling, selecteert u de personen met ongeopende knoppen en zet etiketten op hen voor de identificatie van geselecteerde bloemen. Kooi individuen met gemerkt knoppen om de invloeden afwijzing van vóór de oprichting van kooien (dwz kan bloemen insecten niet naar ongeopende knoppen, en alleen de effecten van insecten die bezoeken na de plaatsing van kooien kunnen worden geschat).
    3. Maak de kooien stevig op de grond met behulp van ijzeren palen om de toegang door de bezoekers tussen de kooi basis en de grond te voorkomen.
  4. Gegevens Analyses After de Bagging en Cage Experimenten
    1. Verzamel alle gelabelde bloemen aan het einde van de bloeitijd (figuur 1G) door te snijden en ze te scheiden van de individuen moeder. Behoud van elk gemerkt monster afzonderlijk hun besmetting te voorkomen.
    2. Controleren op de aanwezigheid of afwezigheid van zetting op elk gemerkt flower.Record het zaad aantallen elke vrucht tijdens het installeren fruit.
    3. Bereken de verhouding van fruit nummers per bloem (-zetting verhouding, gedefinieerd als het aantal vruchten gedeeld door het aantal bloemen) en zaad nummers per rijpe vruchten (zaad ingestelde verhouding, gedefinieerd als het aantal zaden gedeeld door het aantal eicellen) via alle opgenomen nummers.
    4. Statistisch vergelijken de fruit- en zaad-set verhoudingen tussen de behandelingen met behulp van geschikte methoden en software, zoals die in 1.3.3 genoemde (bijvoorbeeld one-way ANOVA met Tukey HSD of Fisher's exact test in R software 33).
    5. Onderzoeken van de materialen met de resultaten van de experimenten zakken
      1. Om de noodzaak van dierlijke bestuivers te testen, statistisch gezien de resultaten te vergelijken tussen de "Control" en "Auto-zelf 'behandelingen.
      2. Om de mate van beperking pollen te schatten, vergelijk de "Control" en "Uitkruisen" behandelingen.
      3. Om zelf-compatibiliteit testen, vergelijk de "Uitkruising" en "Zelfbestuiving" behandelingen.
    6. Evaluaties van de invloeden van het breken-bud bestuiving
      1. Vergelijk de "Control" en "Bud" behandelingen te bepalen of de stigmata van de brekende toppen zijn reproductief volwassen en of de waarde van de "controle" behandeling kan worden gebruikt voor de controle van de verbreking knopstadium.
      2. Vergelijk de "Auto-zelf 'en' Breaking bud" behandelingen om te bepalen of het voortplantingssucces van bloemen bestoven met kleine bijen op het breken-Bud trap statistisch hoger dan die van planten uitvoeren autogamy (dwz het bestaan van splitsen bud bestuiving testen). Daarna vergelijken deze twee behandelingen met de "Control" om de bestuiving efficiëntie van het breken-bud bestuiving te schatten.
      3. Vergelijk de "Breaking bud", "Cage" en "Bloeiende" behandelingen om de reproductieve invloeden van het breken-bud bestuiving te schatten.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vijf populaties werden geselecteerd voor bestuiver observaties. In de pre-observatiefase, visitaties verschillende insectensoorten het openen van bloemen en kleine bijen te breken knoppen bevestigd. Bloemen bezoeker observaties bleek dat het merendeel van de bezoekers van alle vijf de studie sites werden individuen van de kleine bijensoorten Lasioglossum japonicum. De totale visitatie plaat toonde dat de visitatie verhoudingen van deze soort werden meer dan 90% op drie plaatsen (figuur 2). Daarentegen is de ratio van de tweede meest voorkomende bezoeker, Amegilla florea, lager dan 10% in deze gebieden. Deze bijensoorten raakte ook de stigmata van de bezochte bloemen, en ze zijn opgenomen als bestuivers. Andere frequente bloem bezoekers, zoals pyjamazweefvlieg, verzamelde pollen zonder contact met de stigmata, en ze werden geïdentificeerd als bezoekers. Op één plaats, de data analyses bleek dat de visitatiefrequenties van kleine bijen geregistreerd door visuele waarnemingen waren aanzienlijk hoger dan die opgenomen met video (Tabel 1: one-way 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, respectievelijk).

Bagging en kooi-experimenten werden uitgevoerd bij Plaats 1 in 2011 en 2012 niet-geweven stof zakken, met een kleinere maaswijdte dan het lichaam grootte van de bloemen bezoekers, en gaas kooien, met een grotere mazen dan de kleine bijen, maar kleiner dan andere bezoekers, bereid waren. De veelvuldige visitaties van kleine bijen gekooide bloemen werden waargenomen, en de kooien werden toegepast. Het resultaat van de "Breaking bud" behandeling toonde de bestuiving vermogen van kleine bijen een bezoek aan het breken van knoppen. Vergelijkingen van fruiten zaad sets tussen de in 2.4.5 beschreven behandelingen bleek de reproductieve eigenschappen van Lycoris sanguinea var sanguinea, dat is voornamelijk dieren bestoven ( "Control" vs. "Auto-zelf ':. Fisher's exact test voor de vruchtzetting; p <0,001 ) met gedeeltelijk-pollen beperkte omstandigheden ( "control" versus "Uitkruisen": Fisher's exact test voor de vruchtzetting; P = 0,16; Fisher's exact test voor zaad set: P = 0,37). De vergelijkingen ook gesuggereerd dat deze plant heeft self-compatibiliteit ( "Uitkruisen" versus "Zelfbestuiving": Fisher's exact test voor de vruchtzetting; P = 0,48; Fisher's exact test voor zaad set: P = 0,32), die in overeenstemming met eerdere rapporten was 36,37. Bovendien, een vergelijking van de andere behandelingen stelde de bestuiving capaciteiten van het breken-bud bestuiving in L. sanguinea var. sanguinea. Het stigma van deze plant is volwassen op de knopstadium (&# 34; Control "versus" Bud ": Fisher's exact test voor de vruchtzetting; P = 0,80; Fisher's exact test voor zaad set: P = 0,41), en de waarde van" Control "werd gebruikt voor de vergelijkingen op het breaking- . knopstadium de "Breaking bud" behandeling toonden een hogere vruchtzetting dan de "Auto-zelf '(Fisher's exact test voor de vruchtzetting; P = 0,02), waaruit de aanwezigheid van pollen afzetting door kleine bijen om stigmata bij het breken-knop fase. het was echter niet mogelijk om de vooruitgang van de bestuiving proces tonen. de drie behandelingen beschreven in 2.4.6.2 ( "control" "Auto-zelf" en "Breaking bud") significante verschillen (one-way ANOVA voor vruchtzetting; df = 2, F = 18.46, p <0,001, one-way ANOVA voor zaad set: df = 2, F = 3,6593, p = 0,03), maar Tukey's HSD suggereerde dat het breken-knop bestuiving is niet erg effectief ( 'Breaking bud "; vs. "Auto-zelf ': fruit set: P = 0,10; zaad set: P = 0,03). Daarnaast is de vergelijkingen tussen de drie behandelingen in 2.4.6.3 toonde geen significante verschillen (two-way ANOVA: df = 2, F = 0,6881, p = 0,50; two-way ANOVA voor zaad set: df = 2, F = 1,2376, P = 0,30).

Figuur 1
Figuur 1:.. Plant materialen en experimentele apparatuur (a) Een bloem van het doel plantensoorten, Lycoris sanguinea var sanguinea. (B) een brekende knop. (C) Een kleine honingbij een bezoek aan het breken knoppen om stuifmeelkorrels te verzamelen. (D) Een voorbeeld uit de zakken experiment. (E) A gaas kooi beslaat zo'n ongeopende knoppen. (F) Een aspirator die voornamelijk werd gebruikt voor de vangst van kleine bijen. (g Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2
Figuur 2: Visitatie tarieven van de Lasioglossum japonicum volledig geopende bloemen en het breken van knoppen en Amegilla Florea naar opende bloemen De verhouding van dit cijfer is gebaseerd op eerder werk 25.. De meest frequente bezoeker was de kleine bijen L. japonicum, en de volgende was groter bij A. florea. De informatie voor de onderzochte sites is als volgt: Site 1 = Izumi Nature Park, Chiba Pref .; Site 2 = Sonnou no Mori, Chiba Pref .; Site 3 = Sugawara Shrine, Kanagawa Pref .; Site 4 = Mannyou Nature Park, Tochigi Pref .; enSite 5 = Kogushi Katakuri no Sato, Gunma Pref. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

tafel 1
Tabel 1: Vergelijking tussen de visuele en video opgenomen observaties van bloemen bezoekers in 2013. Deze tabel toont de observatietijd, waargenomen bloem nummer en visitatie aantallen kleine en grote bijen op elke locatie. "Beeld" en "Video" zijn de waarden van visuele waarnemingen en video-opnamen, respectievelijk. Visitatie frequenties met standaarddeviaties staan ​​tussen haakjes. De waarde met een sterretje is significant verschillend in vergelijking met de andere observatiemethode door eenzijdige ANOVA (dwz de visitatie verhouding kleine bijen in de visuele waarneming was significant hoger dan die van de video rekoorden bij Plaats 3).

tabel 2
Tabel 2: De resultaten van de zakken en de experimenten kooi 2011 en 2012. De afkortingen zijn als volgt: n = aantal bloemen gebruikt bij elke behandeling; Nee. fruit =-fruit set nummer; Nee. zaden =-seed set nummer; fruit set =-fruit set verhouding; en zaad set =-seed set ratio. Zaad set verhoudingen worden gegeven met standaarddeviaties. Streepjes geven geen gegevens.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Flower observaties en zakken experimenten werden gebruikt in deze studie aan de visitatie frequenties en het vrouwelijke reproductieve succes van de planten te onthullen, respectievelijk. In Dafni (1992) 38, de videoband methode was effectief omdat het de timing en de duur van de bezoekers voor analyse zou opnemen en het voorkomen van waarnemer vooringenomenheid. Echter, op het moment, deze methode vereist dure apparatuur en de observatie tijden werden beperkt door de levensduur van de batterij. Onlangs heeft de kosten van materiaal om video-opnamen is afgenomen, en deze technologische werkwijze kan worden toegepast in andere bestuiver onderzoek. In deze studie, de visitatie frequenties waren significant verschillend tussen de visuele en video observaties bij Plaats 3 (tabel 2). Dit kan zijn veroorzaakt door een over-observatie van de bloem bezoekers, en menselijke fouten zoals deze kunnen worden geweigerd. Dafni (1992) noemde ook zakken of netto experimenten om kweeksystemen 38 bestuderen. Non-woven tassen van stof werden gebruikt, die werden niet pollen of waterdicht. L. sanguinea var. sanguinea is geen wind bestoven soorten, maar regenwater kon het reproductief succes van zakken bloemen beïnvloeden. Ijzer ringen werden gebruikt om personen te ondersteunen met bloemen zakken van het gewicht van natte zakken, maar deze factoren konden hebben voor de reproductieve vermogen van de bloemen. Dekking van de hele plant door insect-exclusieve netten met supporters wellicht de beste optie om dergelijke methodologische problemen te verwijderen. Bovendien werden kooien gebruikt voor de scheiding van de honingbij soorten, die het eerste voorbeeld van een plantaardig gekooid studie was. Dit onderzoek toonde de doeltreffendheid van deze werkwijze, en kan vervolgens toegepast op andere studies met doelstellingen vereisen de bepaling van de bestuiving effectiviteit van verschillende functionele groepen, zoals kleine en grote bijen.

Deze bestuiver observaties bleek dat de meeste van de bloemen bezoekers van Lycoris sanguinea sanguinea gedurende het hele bloeiseizoen waren Lasioglossum japonicum. Om succesvol opmerkingen maken, moet pre-observaties van doelmaterialen in sommige kandidaat sites studie gemaakt worden, dat is beschreven in stap 1.1 in de sectie protocol. Zo worden de identificaties van sommige bloemen bezoekers gemaakt op basis van waarnemingen of camerabeelden op een gebied. Sommige bloemen bezoekers was voor taxonomische groepen die moeilijk te onderkennen eerste waren door hun onderscheiden morfologische kenmerken of snelle bezoeken activiteiten zoals halictid bijen of nachtelijk hawkmoths respectievelijk. Daarom kon vooronderzoek op florale bezoeken helpen bij het identificeren en elk bezoek te nemen. Om de invloed van omgevingsfactoren volledig te begrijpen, is het belangrijk om geschikte studiesites de opmerkingen selecteren. Bijvoorbeeld regenachtige omstandigheden niet geschikt voor bestuiver opmerkingen omdat het uiterlijk en patronen van bestuiving veranderen. Alsde geselecteerde sites waren in de omgevingscondities schommelde, is er misschien niet genoeg observatie data verzameld om de studie doelstellingen te analyseren zijn. Als alternatief zouden de resultaten zijn verkeerd geïnterpreteerd als gevolg van verschillen in klimatologische omstandigheden die de samenstelling van de bestuiver door 39.

In deze studie werden bloemen bezoekers onderzocht met behulp van visuele waarnemingen en video-opnamen (tabel 1). Beide methoden hebben voor- en nadelen. In visuele waarnemingen, kunnen objecten worden bekeken vanuit meerdere invalshoeken en kan meer in het bijzonder in acht worden genomen. Echter, de beschikbare informatie over de doelstellingen informatie is beperkt, omdat de plaat blijft alleen als veld nota's of digitale foto's. In tegenstelling, kunnen bloemen bezoekers herhaaldelijk worden gecontroleerd met behulp van opgenomen video's. Helaas is deze methode meestal ongeschikt records voor analyses, zoals out-of-focus en onvoldoende verlichte beelden te produceren. Naast deze werkwijzen some specifieke opname technieken zijn ontwikkeld in de afgelopen jaren. Bijvoorbeeld, in bloeiende planten met zeldzame bestuivers, zoals sommige orchidee planten, interval fotografie met behulp van digitale camera's is een effectieve aanpak voor bestuiver identificatie 40. Een digitale video camera met een video-motion detection sensor kan duidelijke beelden van de beweging van bestuivers opnemen op bloemen, zelfs snel bewegende bestuivers 's nachts 41. Bovendien is een high-speed camera ook gebruikt om langzame bestuiver bewegingen, zoals het contact van elk bestuiver om het stigma 42 te observeren. Video-opname en digitale fotografie zijn gangbare methoden voor veldwaarnemingen, en het is belangrijk om de kenmerken van elke methode te begrijpen en de meest geschikte te selecteren.

De zakken experimenten stelde de mate van afhankelijkheid van de bestuiver L. sanguinea var. sanguinea (tabel 2). In deze werkwijzen is de kritische staps is de opstelling van de zakken en kooien. In dit geval, de gebruikte zakken een geschikte grootte voor de bloemen (figuur 1d); echter kan het noodzakelijk zijn om grotere maten of insectenwerende netten bereiden, te bestrijken hele plant individuen. De "Auto-zelf" behandeling had weinig fruit, maar een groter-seed set ratio, en dit kan zijn veroorzaakt door het contact tussen het stigma en de pollen bevestigd zakken. Dergelijke fouten kunnen worden voorkomen met behulp van geschikte methoden voor de doelstellingen van elk experiment. Bagging voor het breken van knoppen toonde de bestuiving door kleine bijen op het breken-knopstadium (tabel 2). Kleine bijen neiging om het breken knoppen omgaan met het verzamelen van de pollen langer dan de andere insecten die opening bloemen bezocht. Deze gedrags verschillen zou kunnen suggereren dat het breken-knop bestuiving niet hoger bestuiving rendementen dan de andere bestuiving processen heeft. Om deze gedrags verschillen onthullen, de bestuiving succes perenkel bezoek of bestuiving efficiëntie van elk bestuiver moet worden geëvalueerd 43,44. Bij het bereiden van de ongeopende, zakken knoppen, was het mogelijk om de single-bezoek effecten op de reproductieve breken-knop bestuiving schatten. Verder in de kooi experiment werden de ongeopende knoppen gehandhaafd. Deze werkwijze kan niet worden gebruikt om de effectiviteit van bestuiving door kleine bijen op slechts de bloeifase evalueren. Een alternatieve methode zou zijn om de kooi met een doek die openingen kleiner dan de grootte van florale bezoekers tot gekooide bloemen volledig open is dekken.

Hoewel de huidige experimenten verstrekt goede resultaten, veldexperimenten bleek slechts beperkte informatie over Plant-bestuiver interacties. Zo werd de hypothese dat het overtreden-bud bestuiving door kleine bijen zelfbestuiving of geitonogamous bestuiving kan bevorderen. Dit bestuiving proces vindt plaats wanneer kleine bijen te bewegen in het breken van knoppen. Sommige stuifmeelkorrels kangemakkelijk worden vervoerd van dezelfde bloem aan het stigma. Bovendien, het foerageergebied van de kleine bijen geschat door hun lichaam maten waren kort, het bevorderen van korte afstanden van pollenverspreiding 45,46. Deze voorspellingen zijn moeilijk te onderzoeken met behulp van slechts veldexperimenten, hoewel de pollen bewegingen tussen individuen kunnen worden gevolgd met behulp van stuifmeel gelabeld met een fluorescerende kleurstof 47,48. Zo kunnen geamplificeerde fragment lengte polymorfisme of microsatelliet merkers worden gebruikt om te schatten of de pollen donors van elk zaadje zijn afgeleid van dezelfde of verschillende individuen 49,50. In de afgelopen jaren hebben pollen verplaatsingen tussen soortgenoten planten gevolgd met behulp van enkele pollen genotypering technieken 35. Deze moleculaire methode is gebruikt om de betekenissen voor de evaluaties van bestuiving efficiëntie 36 vertonen. In het onderhavige geval kan deze moleculaire techniek de komst posities van de stuifmeelkorrels breken knoppen, die mi onthullenght geven de mate van gene flow tussen het breken van knoppen en volledig geopende bloemen. Daarom is een uitgebreid onderzoek plannen via zowel veldwerk en moleculaire analyses, moeten de effecten van bestuivers onthullen.

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