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Flores engañosas: cómo las flores usan el aroma, el néctar para manipular los polinizadores, los herbívoros


Cuando las plantas se anuncian para los polinizadores, con frecuencia también atraen a los herbívoros. Los científicos han demostrado en ensayos de campo que las flores del tabaco coyote Nicotiana attenuata son capaces de resolver este dilema. Los investigadores demostraron que cuando las flores producen tanto aroma como néctar y son visitadas por tres polinizadores diferentes, aumenta su cruzamiento. Además, ambos rasgos florales influyeron en la oviposición del hawkmoth Manduca sexta.


Instituto Max Planck de Ecología Química


Algunos polinizadores no solo brindan servicios de fertilización para plantas con flores, sino que también ponen sus huevos en las hojas de las plantas después de haber visitado las flores. Las orugas voraces nacen de estos huevos y su enorme apetito puede matar fácilmente a las plantas. Así que cuando las plantas anuncian polinizadores, también atraen a los herbívoros. Científicos del Instituto Max Planck de Ecología Química en Jena, Alemania, demostraron en ensayos de campo que las flores del tabaco coyote Nicotiana attenuata son capaces de resolver este dilema. Los investigadores demostraron que cuando las flores producen tanto aroma como néctar y son visitadas por tres polinizadores diferentes, aumenta su cruzamiento, lo que es importante para el flujo de genes entre las plantas. Además, ambos rasgos florales influyeron en la oviposición por el hawkmoth.Manduca sexta , con la cantidad de néctar siendo aún más influyente que el aroma floral en la decisión de las hawkmoths femeninas de poner huevos. Las variaciones naturales de la biosíntesis de olores y la secreción de néctar en poblaciones de tabaco silvestres, incluidas las plantas cuyas flores no producen néctar en absoluto, pueden garantizar que el éxito reproductivo se optimice mientras los herbívoros se mantienen a raya. Por primera vez, los científicos examinaron estos dos rasgos florales, el aroma y el néctar, y su influencia en los vectores de polen y herbívoros simultáneamente.

Las plantas con flores emiten olores para atraer a los polinizadores. Los polinizadores son recompensados ​​con néctar dulce por su asistencia reproductiva. Sin embargo, esta interacción no siempre se basa en el principio de “una mano lava el otro” solo. Algunas polillas hembras polinizan las flores y luego ponen sus huevos en las hojas de la misma planta. De estos huevos, las larvas voraces eclosionan y amenazan la supervivencia de la planta. Un ejemplo de un “mutualista convertido en antagonista” es el gusano cornudo del tabaco Manduca sexta , una polilla que visita las flores de Nicotiana attenuata , una especie de tabaco silvestre en América del Norte y del Medio. Sus larvas, sin embargo, pueden causar daños devastadores en la alimentación.

Como descubrieron los científicos liderados por Ian T. Baldwin, las concentraciones y cantidades de aroma floral y néctar varían en las poblaciones naturales de Nicotiana attenuata.. Incluso hay plantas individuales que no secretan ningún néctar. Estas plantas engañan a los visitantes florales atrayéndolos en primer lugar, pero negando una recompensa por los servicios de polinización. Para desacoplar la influencia del aroma floral y el néctar y estudiar ambos rasgos simultáneamente, los científicos utilizaron plantas que habían sido alteradas genéticamente para no producir bencilacetona, el componente principal del aroma floral o néctar. Un tercer grupo de plantas no pudo sintetizar bencilacetona ni néctar. Estas plantas se modificaron utilizando una técnica de transformación basada en la interferencia de ARN (ARNi). Ambos rasgos florales fueron estudiados simultánea e independientemente por primera vez.

Los investigadores examinaron la influencia de estos rasgos florales en las tasas de cruzamiento después de las polinizaciones de tres polinizadores diferentes: el hawkmoth de tabaco Manduca sexta , la polilla de colibrí Hyles lineata y el colibrí Archilochus alexandri . Se logra una alta tasa de cruzamiento cuando el polen, y por lo tanto la información genética de una planta, se transfiere de una planta a otra. Esto aumenta la diversidad genética en las poblaciones de plantas.

Si bien el néctar es una recompensa dulce que hace que los polinizadores vuelen de flor en flor, el aroma floral es un atrayente que anuncia la presencia de esta recompensa. La evaluación de los datos experimentales reveló que tanto el aroma como el néctar aseguran que las flores sean visitadas por los polinizadores más a menudo que las plantas que carecen de estos rasgos. Curiosamente, el olor y el néctar tuvieron diferentes efectos en el servicio de transferencia de polen de los tres polinizadores probados. Por otro lado, el olor y el néctar influyeron directamente en la oviposición de las polillas hembra Manduca sexta . La cantidad de néctar más que el aroma afectó la decisión de las polillas hembras de poner sus huevos y, por lo tanto, se encontraron más huevos de Manduca en las plantas que producen grandes cantidades de néctar.

Los científicos se sorprendieron de que la secreción de néctar tuviera un mayor impacto en el comportamiento de la puesta de huevos en las polillas hembra Manduca sexta que el aroma floral. Tienen la hipótesis de que los hawkmoths usan el néctar como un indicador para evaluar el tamaño de la planta o los rasgos de salud que le dan a sus descendientes una mejor oportunidad de supervivencia. “Algunas plantas, por otra parte, son tramposas y solo fingen la presencia de una recompensa. Se benefician de los vecinos productores de néctar y los polinizadores engañados, lo que reduce sustancialmente la herbivoría”, explica Danny Kessler, el primer autor del estudio.

Las flores se enfrentan a muchos retos. Deben prever el éxito reproductivo y de entrecruzamiento y dependen de diferentes especies polinizadoras, todas las cuales tienen diferentes preferencias y comportamientos. Al mismo tiempo, las flores también deben asegurarse de que las polillas no pongan demasiados huevos en las hojas de la planta. “Tanto los herbívoros como los polinizadores contribuyeron a la evolución de los rasgos florales. Por lo tanto, tiene poco sentido estudiar estos rasgos, el aroma y el néctar, como si solo mediaran en los servicios de polinización”, Ian T. Baldwin, jefe del Departamento de Ecología Molecular, resume Su laboratorio desarrolló una caja de herramientas moleculares completa para el tabaco coyote Nicotiana attenuata .

La combinación de estos rasgos florales, la biosíntesis de olores y la producción de néctar, requiere un cierto ajuste fino para maximizar la aptitud de una planta. Las polillas grandes, como Manduca sexta , probablemente pueden transferir el polen a distancias más grandes en comparación con los colibríes que generalmente se encuentran cerca de sus nidos. Debido a que las poblaciones de tabaco silvestre a menudo se encuentran aisladas en la naturaleza, la transferencia de polen en distancias más grandes es importante para asegurar el cruce entre estas poblaciones.


Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por el Instituto Max Planck de Ecología Química

Referencia de la revista :

  1. Danny Kessler, Mario Kallenbach, Celia Diezel, Eva Rothe, Mark Murdock, Ian T Baldwin. Cómo el olor y el néctar influyen en los antagonistas y mutualistas florales . eLife , 2015; 4 DOI: 10.7554 / eLife.07641

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