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高山植物多样性研究组
科研进展

高山组研究人员揭示植物隐蔽性色彩的适应意义

文章来源:  |  发布时间:2014-05-26  |  作者:  |  浏览次数:  |  【打印】 【关闭

 
    色彩作为一类重要的交流信号在生物的相互作用中非常普遍。一方面,动物利用伪装性色彩躲避天敌的攻击(对于掠食者而言,则是避免被猎物发现),利用警戒性色彩向天敌发出警告的例子已经司空见惯,并早已被列入自然教科书。另一方面,有花植物的绚丽花朵以及与色彩有关的传粉综合征理论也表明,植物能够利用色彩作为吸引信号与访花动物发生相互作用。然而,色彩作为植物防御信号的研究直到本世纪初才得到应有的关注。例如,“障碍信号”假说认为“秋叶似火”是植物利用色彩向植食动物发出信号,彰显自己强大的(化学)防御潜力。尽管存在争议,但目前已有不少证据支持这一假说。不过,与高调的展示相反,“隐蔽自己”作为另一类有效的防御手段在植物中却很少受到关注。 

    时下流行种植的“肉肉”中有不少是植物隐蔽性色彩的代表(如Lithops等),但令人诧异的是,到目前为止对这类特殊色彩适应意义的理解还仅来自逸闻趣事,缺乏实证研究。最近,昆明植物所高山植物多样性研究组牛洋博士在孙航研究员指导下通过对一种高山植物的研究检验了植物隐蔽性色彩的适应意义。对植物而言,“隐蔽自己”在带来收益的同时也可能引起不可避免的代价:“另类”的颜色可能影响光合同化能力(绿色才是自养植物的典型色彩),也可能影响对传粉者的吸引力(天敌和朋友的两难境地)。因此,该研究首次在收支权衡的框架下探讨这类植物特殊色彩的进化。 

    囊距紫堇生长于我国西南高山流石滩生境中,其叶片色彩呈现二态性:一些个体具有绿色叶片,另一些个体具有灰色叶片,它们与砾石背景非常相似。同时,这类植物是一类高山蝶类的寄主——这类蝴蝶的成虫在产卵时通过视觉定位寄主,其幼虫紫堇为食。该所研究人员首先通过光谱测量及蝶类视觉模型计算证实,与绿色个体相比,天敌很难区分灰色个体和砾石背景。此外,他们发现叶片的灰色源于更丰富的花青素。但绿色和灰色的叶片在光合表现方面却不表现出差异,对访花昆虫的行为也没有显著影响。更重要的是,遭到幼虫啃食的绿色个体比灰色个体更多,并且有更多的绿色个体被完全啃食——这导致灰色个体拥有更高的生存概率。这些结果表明,来自动物的取食压力可能塑造了囊距紫堇叶片的特殊色彩——植物通过与环境相似的叶片颜色隐蔽自己。实际上,在戈壁、沙地以及高山流石滩生活的许多植物都呈现出与其生境相似的色彩,它们或许都经历着或经历过相似的选择压力。 

该研究结果以“Grey leaves in an alpine plant: a cryptic colouration to avoid attack?”为题在线发表于New phytologist杂志(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.12834/full)。 

具有隐蔽色特征的高山植物囊距紫堇及其他具有类似特征的植物


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