New Phytol:科學家植物色彩適應意義研究中取得新進展

2020-12-25 生物谷

色彩作為一類重要的交流信號在生物的相互作用中非常普遍。一方面，動物利用偽裝性色彩躲避天敵的攻擊（對於掠食者而言，則是避免被獵物發現），利用警戒性色彩向天敵發出警告的例子已經司空見慣，並早已被列入自然教科書。另一方面，有花植物的絢麗花朵以及與色彩有關的傳粉症候群理論也表明，植物能夠利用色彩作為吸引信號與訪花動物發生相互作用。然而，色彩作為植物防禦信號的研究直到本世紀初才得到應有的關注。例如，「障礙信號」假說認為「秋葉似火」是植物利用色彩向植食動物發出信號，彰顯自己強大的（化學）防禦潛力。儘管存在爭議，但目前已有不少證據支持這一假說。不過，與高調的展示相反，「隱蔽自己」作為另一類有效的防禦手段在植物中卻很少受到關注。

時下流行種植的「肉肉」中有不少是植物隱蔽性色彩的代表（如Lithops等），但令人詫異的是，到目前為止對這類特殊色彩適應意義的理解還僅來自逸聞趣事，缺乏實證研究。最近，中國科學院昆明植物研究所高山植物多樣性研究組牛洋博士在孫航研究員指導下通過對一種高山植物的研究檢驗了植物隱蔽性色彩的適應意義。對植物而言，「隱蔽自己」在帶來收益的同時也可能引起不可避免的代價：「另類」的顏色可能影響光合同化能力（綠色才是自養植物的典型色彩），也可能影響對傳粉者的吸引力（天敵和朋友的兩難境地）。因此，該研究首次在收支權衡的框架下探討這類植物特殊色彩的進化。

囊距紫堇生長於我國西南高山流石灘生境中，其葉片色彩呈現二態性：一些個體具有綠色葉片，另一些個體具有灰色葉片，它們與礫石背景非常相似。同時，這類植物是一類高山蝶類的寄主——這類蝴蝶的成蟲在產卵時通過視覺定位寄主，其幼蟲紫堇為食。該所研究人員首先通過光譜測量及蝶類視覺模型計算證實，與綠色個體相比，天敵很難區分灰色個體和礫石背景。此外，他們發現葉片的灰色源於更豐富的花青素。但綠色和灰色的葉片在光合表現方面卻不表現出差異，對訪花昆蟲的行為也沒有顯著影響。更重要的是，遭到幼蟲啃食的綠色個體比灰色個體更多，並且有更多的綠色個體被完全啃食——這導致灰色個體擁有更高的生存概率。這些結果表明，來自動物的取食壓力可能塑造了囊距紫堇葉片的特殊色彩——植物通過與環境相似的葉片顏色隱蔽自己。實際上，在戈壁、沙地以及高山流石灘生活的許多植物都呈現出與其生境相似的色彩，它們或許都經歷著或經歷過相似的選擇壓力。

該研究結果以Grey leaves in an alpine plant：a cryptic colouration to avoid attack？ 為題在線發表於New phytologist雜誌。 （生物谷Bioon.com）

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