التجارب مجال التلقيح البيئة: حالة<em&gt; المذئبة الدموية لل</em&gt; فار.<em&gt; الدموية لل</em

Summary

للكشف عن فعالية الملقحات من الأنواع النباتية معين، وقد وضعت أساليب متعددة من التجارب الميدانية. وتوضح هذه الدراسة الأساليب الأساسية من التجارب الميدانية لعلم البيئة التلقيح باستخدام دراسة الحالة من المذئبة الدموية للفار. الدموية للوآلية التلقيح جديدة، وكسر برعم التلقيح.

Abstract

Plant-pollinator interactions have been studied for approximately one hundred years. During that time, many field methods have been developed to clarify the pollination effectiveness of each pollinator for visited flowers. Pollinator observations have been one of the most common methods to identify pollinators, and bagging and cage experiments have been conducted to show the effectiveness of specific pollinators. In a previous study of Lycoris sanguinea var. sanguinea, its effective pollinators, the visitation frequencies of each floral visitor, and its reproductive strategies were not identified. This study reports the observation that small bees visited flowers that were partially opened (breaking buds). To the best of our knowledge, this phenomenon has not been reported previously. Further, this study investigates the hypothesis that small bees can pollinate at that flowering stage. This study demonstrates the basic methods of field experiments in pollination ecology using L. sanguinea var. sanguinea. Pollinator observations and digital video showed the visitation frequencies of each floral visitor. Bagging and cage experiments revealed that these flowers could be pollinated fully and that breaking-bud pollination could be important for the pollination of this plant species. The advantages and disadvantages of each method are discussed, and recent developments, including laboratory experiments, are described.

Introduction

التفاعلات مصنع الملقحات ومن الأمثلة البارزة لدراسة علم الأحياء التطوري وعلم البيئة. ويعتقد أن علاقات المنفعة المتبادلة بين الزهور والملقحات قد روجت لتنويع نبتة كاسية البذور ^1،2 نتيجة الانتقاء الطبيعي، على الرغم من العوامل الحيوية وغير الحيوية الأخرى مارست أيضا تأثير ^3،4،5. ويعتقد أيضا أن الصفات الأزهار تغيرت للتكيف مع الملقحات الأكثر فعالية، وإنتاج المزيد من الفاكهة والبذور ^6. وقد شيدت هذه المعتقدات على الرغم من الدراسات الكبيرة على أساس مؤشرات مختلفة، مثل فعالية التلقيح، التي تنطوي على تفسيرات مختلفة ^7.

وزار النباتات المزهرة التي المعمم أنظمة التلقيح بواسطة أنواع مختلفة من الملقحات ^8. هنا، تم تعريف الزوار زهرة من الفصائل الحيوانية التي زارت للحصول على مكافأة من الزهور، وحددت الملقحات كزوار الأزهار التي تلقح.بعض من هؤلاء الزوار تحمل حبوب اللقاح مناوع إلى جروح الزهور زار ويمكن أن تصنف على أنها الملقحات. قد يكون غيرهم من الزوار أيضا بعض حبوب اللقاح ضمن النوع. لأنها قد إجراء أقل التلقيح بسبب عدم التطابق السلوكية أو المورفولوجية بين الملقحات والزهور. هذه الاختلافات المماثلة في المساهمة في إعادة إنتاج مصنع يمكن أن تنتج درجات متفاوتة من الضغوط الانتقائية على الصفات الأزهار ^9، ويمكن أن تسبب الاختلاف على التكيف للنباتات المزهرة. لذلك، على الرغم من أن تكوين المجتمع الملقحات ووفرة الأنواع النسبية هامة ^10، وتقييم دقيق لفعالية كل زائر لأمر بالغ الأهمية أيضا لتحديد التكيف و / أو العمليات التطورية للنباتات.

في هذه الدراسة تم تحديد التقديرات الكمية للكفاءات الملقحات، الذي يعرف بأنه إنتاج الفاكهة والبذور في تردد الزيارة، ^11. المواصفاتوقد لوحظت المنشأ وتردد من كل زائر الأزهار، وقدرت الآثار الإنجابية على الزهور التي تمت زيارتها. تسجيل مرة الأزهار من خلال الملاحظات الإنسان هو أسلوب الكلاسيكية في علم البيئة التلقيح. ومع ذلك، وهذه الطريقة يفرض عبئا كبيرا على المراقبين، الذين يطلب منهم البقاء في الجبهة من النباتات واتخاذ الحذر، والقياسات على المدى الطويل. في الآونة الأخيرة، وتقنيات تصوير وتسجيل تطورت بشكل سريع، ومكنت منخفضة التكلفة كاميرات الفيديو الرقمية مقدمة من تسجيل الفيديو الملاحظات الملقحات ^12،13. ويمكن لهذه الطرق تيسير جمع معلومات أساسية عن زوار الأزهار، ويمكن أن تساعد على تطوير فهم البيئة التلقيح من الأنواع النباتية المستهدفة.

ومع ذلك، لا يرتبط الترددات الزيارة من الملقحات بالضرورة إلى فعالية تلقيحه ^7،14، وأنه من المهم لتقييم الآثار النوعية من كل الملقحاتعلى اللياقة البدنية زهرة. وقد قدر فعالية التلقيح من خلال عدد من حبوب اللقاح على الندبات ^{15،16، 17،18} أنبوب اللقاح النمو والفواكه و / أو إنتاج البذور ^19،20. التعبئة التجارب، التي أجريت باستخدام أكياس الزوار الحصري، هي طرق نموذجية لاختبار التوافق الذاتي، إعراس ذاتي ^21،22، ووجود apomixes ^23. بالإضافة إلى ذلك، تم في كثير من الأحيان إجراء تقييم فعالية التلقيح لالملقحات معينة في تجميع الزائر في بيئات حيث اقتصرت زوار الأزهار الأخرى (أي سلك القفص، النت، أو كيس مع شبكة صغيرة بما يكفي لاستبعاد الملقحات الكبيرة التي هي مجموعة على النباتات المزهرة). على سبيل المثال، أجريت التجارب التعبئة مع أكياس شبكية صغيرة للكشف عن قدرة التلقيح من النمل أو التربس ^24،25. وعلاوة على ذلك، فقد أظهرت التجارب استبعاد الطيور باستخدام قفص الأسلاك أو شبكة الملقحات فعالة من الأنواع الألوة^26-28.

وكان الهدف من هذه الدراسة: 1) لإدخال الأساليب المستخدمة في ورقة سابقة و 2) لتحسين هذه الأساليب للاستخدام العام في دراسات أخرى على الزوار الأزهار، ترددات زيارتهم، وتأثيرها على اللياقة البدنية محطة المذئبة الدموية للفار. الدموية للهي واحدة من الأنواع المدرجة في جنس المذئبة، والتي يتم توزيعها على نطاق واسع في جميع أنحاء اليابان وضيق في كوريا ²⁹ ولها شكل قمع، البرتقالي المحمر الزهور (الشكل 1A). وكشفت دراسة سابقة أن L. وقد زار الدموية للفار. الدموية للمن أنواع الحشرات متعددة، بما في ذلك الأنواع نحلة صغيرة مجهولة الهوية وأكبر الأنواع Amegilla فلوريا ^29. ومع ذلك، لم يتم تحديد فعالية ترددات الزيارة وتلقيح هؤلاء الزوار. أجريت الملاحظات الملقحات لتحديد زوار الأزهار أولا. وقد obse الزيارة من قبل النحل الصغيرةrved على الزهور التي لم يفتح تماما بعد (كسر براعم، أرقام 1B، ج). انتقلت النحل الصغيرة على عجل حول anthers undehisced في براعم كسر وجمعت حبوب اللقاح باستخدام الفك السفلي لها. كانت فرضية أن النحل الصغيرة يمكن أن تكون الملقحات في مرحلة كسر برعم لأن الفجوات بين anthers والندبات في الزهور كانت أصغر من طول الجسم من النحل. لذلك، أجريت تجارب التعبئة لاختبار قدرة تلقيح النحل الصغيرة في مرحلة كسر برعم، وبالإضافة إلى ذلك لدراسة استراتيجيات الإنجابية للL. الدموية للفار. الدموية لل. وقد حصل هؤلاء البراعم بعد النحل الصغيرة التي تمت زيارتها، مما سمح تقدير القدرة تلقيح النحل. تم قفص الأفراد مع براعم فتحها. تم استخدام قفص شبكة صغيرة، التي من خلالها فقط النحل الصغيرة يمكن أن تمر، السماح لتقدير الكفاءة تلقيح النحل الصغيرة في جميع أنحاء ابحث عن المزيد: كاملمرحلة الحلبة.

Protocol

ملاحظة: تستند هذه المادة على عملنا السابق ^30. وطبع بعض أجزاء بإذن من الجمعية النباتية من اليابان والوثاب اليابان.

1. مراقبة الزهور آخر

1. اختيار الحقول المراقبة
   1. ابحث في المناطق التي يتم فيها توزيع المواد النباتية، وتحديد مواقع الدراسة مرشح استخدام موارد موثوق بها، مثل الكتب المصورة والمجلات الأكاديمية، الخ ضبط عدد من مواقع الدراسة لتتناسب مع أهداف البحث (على سبيل المثال، مجموعة واسعة من المواقع ل المقارنة بين زوار زهرة في جميع أنحاء اليابان).
   2. تحقق من المواقع السكان المرشح المختار والمسافات من المنطلقات ذات الصلة، مثل معاهد البحوث وأماكن الإقامة، إذا كانت هناك حاجة البحوث الطويلة الأمد.
   3. تقريبا كل تقدير حجم السكان حسب إحصاء عدد الأفراد مصنع في وحدة المساحة. تحديد عدد كبير من السكان لتجربة التلاعبق باستخدام العديد من الأفراد النبات.
   4. قبل مراقبة زوار الأزهار
      1. تقرر التي تستهدف الأفراد في كل منطقة سيحتفل خلال نفس الفترة الزمنية، اعتمادا على الكثافة السكانية. اختر 5-10 الزهور افتتح حديثا أو كسر براعم الزهور كما المستهدفة، ورفض تلك المتدهورة التي فتحت بالفعل.
      2. بدء الملاحظة البصرية لمدة يوم كامل، لأن الزهور يمكن أن يزوره الملقحات مختلفة في أوقات مختلفة تتراوح ^31،32.
      3. على ورقة التسجيل، تسجيل اسم الأنواع من الزوار الأزهار ووقت كل زيارة لكل ساعة لكل زهرة.
      4. مراقبة عن كثب ما إذا كان زوار الأزهار تلمس anthers و / أو الندبات. إذا فعلوا ذلك، تسجيل الزوار والملقحات. إذا كان زوار الأزهار فقط زيارة الزهور ولا تلمس الجهاز التناسلي، وتسجيلها من الزوار.
      5. باستخدام صافي الحشرات أو يدوية الصنع الشافطة، التقاط زوار الأزهار لتحديد والحفاظ عليها كما العينات (الشكل 1F). قتل زوار المحاصرين بسرعة مع خلات الإيثيل أو ضغط الإصبع على الصدر، والحفاظ عليها في كيس لينة أو في أنبوب من البلاستيك أو حالة مع الإيثانول بنسبة 100٪.
      6. بعد الملاحظة، وتحديد أسماء معينة من العينات باستخدام الميزات المورفولوجية أو، في حالة وجود صعوبات في تحديد الهوية، وطلب مساعدة من الخبراء لكل مجموعة تصنيفية.
2. المراقبة في الميدان
   1. تحديد مواقع البحث على أساس إمكانية الوصول إليها، وحجم السكان، وعدد من الزوار الأزهار. اختيار الفترات الزمنية التي تشمل عينة تمثيلية من الزوار الأزهار في موسم الإزهار، وتحديد فترات الملاحظة على أساس أهداف البحث (على سبيل المثال، للبحث عن تقلبات الزيارة التردد من قبل الزوار الأزهار، يجب تعيين فترات زمنية طويلة).
   2. إعداد أجهزة التسجيل اللازمة، مثل كاميرات الفيديو الرقمية (على سبيل المثال، لتسجيل يلة، وكاميرات الفيديو مع وظيفة الأشعة تحت الحمراء وينبغي أن تستخدم).
   3. حدد الزهور الهدف بنفس الطريقة بالنسبة لل1.1.4.
   4. إصلاح كاميرات الفيديو لحوامل الألمنيوم. ضبط كاميرات مع حوامل أمام الأفراد المستهدفة، ما يقرب من 50 سم بعيدا.
   5. فحص وتعديل كمية الضوء والتركيز من المواد على ما يعرض على الشاشة من الكاميرات قبل التصوير.
   6. بدء الملاحظة البصرية والتصوير الفيديو في نفس الوقت عن المناطق الزمنية المناسبة حسب تقديرات-الملاحظات قبل (في هذه الحالة، كانت فترات الملاحظة لأكثر من ست ساعات في المتوسط، من حوالي 5:00 حتي 13:00 مساء ).
   7. التعرف على أسماء الأنواع من الزوار والملقحات، وتسجيل أسمائهم وأوقات زياراتهم على أوراق تسجيل.
   8. التقاط وتحديد الزوار والملقحات في نفس الطريقة كما في 1.1.4.5.
   9. كرر الخطوات من 1.2.1 إلى 1.2.7 لكل observatioفترة ن. تعيين فترات الملاحظة على أساس أهداف البحوث والبيانات ما قبل الملاحظة.
3. تحليل البيانات وبعد مراقبة
   1. التعرف على أسماء الأنواع من العينات الملتقطة بعد مراقبة الملقحات في نفس الطريقة كما في 1.1.4.6.
   2. تحقق من مقاطع الفيديو ولاحظ أسماء الأنواع وأوقات زيارتهم في نفس الطريقة كما في الملاحظة البصرية.
   3. حساب الترددات الزيارة في زهرة لكل ساعة من كل زائر الأزهار من بيانات رصد وتسجيل الفيديو المرئية. قارن هذه الترددات إحصائيا بين المواقع وسنوات من كل زائر باستخدام الأساليب الإحصائية المناسبة بناء على الإحصاءات الأساسية واستخدام البرمجيات المناسبة، مثل R، SPSS، و / أو SAS ^33-35 (على سبيل المثال، وتحليل التباين الثنائي (أنوفا ) مع اختلاف كبير (HSD) اختبار توكي وصادقة في برنامج R).

2. التعبئة وقفص التجارب

1. الاستعدادات لتكييس والتجارب قفص
   1. للتجارب التعبئة، وإعداد الحقائب التي لها أحجام شبكة صغيرة (~ 0.5-1 مم) واستخدامها لمنع تماما زهرة الزيارة (على سبيل المثال، تم استخدام أكياس النسيج غير المنسوجة للتجارب التعبئة في عامي 2011 و 2012).
   2. للتجارب القفص، وإعداد شبكة سلكية أو البلاستيك لوحات مع قطر التي يسمح للزوار الهدف أصغر بالمرور لكنها لا تشمل أكبر منها، وربط هذه المجالس شبكة لتشكيل القفص. تأكد من عدم وجود ثغرات أكبر من قطر شبكة. ضبط حجم وشكل أقفاص استنادا إلى الأنواع النباتية المستهدفة والأرقام الفردية.
2. التجارب التعبئة
   1. اختيار 30 فردا لكل معاملة التي لديها أي ضرر من الحيوانات العاشبة أو من بيئة قاسية. لتلقي العلاج، واختيار زهرة واحدة من كل مصنع الفردي، أو استخدام الزهور الفردية في مصنع واحد.
   2. حقيبة رانه استهداف الزهور في الميدان بعد اصفة إياهم مع شريط (الرقم التسلسلي والأبجدية، الشكل 1G). يجب الحرص على عدم لمس anthers أو الندبات داخل أكياس لتجنب إمكانية التلقيح الذاتي.
   3. بعناية إصلاح أكياس لالزهور باستخدام سلسلة لينة أو سلك (1D الشكل).
   4. وضع بعناية الزهور الفردية تستقيم مع الدعم باستخدام سلسلة لينة أو أسلاك لدعم الأفراد من الميل أو الانهيار تحت وطأة أكياس أو الرياح، حسب الاقتضاء. تطور أو الرياح سلسلة أو أسلاك بهدوء حول ساق من شخص المستهدف، وذلك ليس لخلق الضرر.
   5. العلاج في التجارب التعبئة
      1. لعلاج "السيطرة"، ونعلق التسميات الى الزهور المستهدفة وإجراء أي علاج. السماح للزائرين الأزهار لزيارة بحرية.
      2. لعلاج "التهجين"، تغطية البراعم حتى زهرة، ثم قم بإزالة anthers من الزهور حصل. وضع بعض polleالحبوب ن من الأفراد متعددة على الندبات.
      3. لعلاج "إخصاب ذاتي"، تغطية البراعم حتى الزهور مفتوحة، ووضع حبوب اللقاح من نفس الزهور على الندبات الخاصة بهم. تغطية هذه الزهور المعالجة مرة أخرى.
      4. لعلاج "لصناعة السيارات في النفس"، تغطية براعم بأكياس حتى نهاية موسم الإزهار.
      5. لعلاج "برعم كسر"، وتحديد براعم كسر التي تمت زيارتها ومراقبة دخول أو خروج النحل الصغيرة (أرقام 1B، ج). إزالة anthers من براعم كسر لمنع ترسبات غبار الطلع المتكررة على الزهرة نفسها بعد الزيارة التي كتبها النحل الصغيرة، وحقيبة هذه البراعم بسرعة لمنع مزيد من الزيارات.
      6. لعلاج "مزهرة"، حقيبة البراعم حتى المرحلة الافتتاحية لتجنب الزيارات في مرحلة كسر برعم. بعد ذلك، إزالة أكياس والسماح للزوار لجمع الرحيق وحبوب اللقاح.
      7. لعلاج "براعم"،إزالة anthers من براعم فتحها وتهجين لهم بشكل مصطنع. حقيبة هذه البراعم بسرعة لمنع الزيارات زهرة.
3. تجارب قفص
   1. تغطية الأفراد مصنع الهدف مع أقفاص المعدة. توفيق أوضاع الزهور في قفص من جهة لمنع الاتصال وحبوب اللقاح ترسبات بين جروح مختلفة (الشكل 1E).
   2. لعلاج "قفص"، حدد الأفراد مع براعم فتحها ووضع الملصقات عليها لتحديد الزهور المحدد. قفص الأفراد مع البراعم وصفت لرفض التأثيرات من قبل إنشاء أقفاص (أي والحشرات من الزهور لا يمكن زيارة براعم مفتوحة، ويمكن تقديرها إلا آثار الحشرات التي زيارة بعد وضع أقفاص).
   3. إرفاق أقفاص بحزم على الأرض باستخدام أعمدة الحديد لمنع دخول من قبل الزوار بين قاعدة القفص والأرض.
4. تحليلات البيانات آفثالثا تكييس والتجارب قفص
   1. جمع كل من الزهور وصفت في نهاية موسم الإزهار (الشكل 1G) عن طريق قطع وفصل لهم من الأفراد الأمهات. الحفاظ على كل عينة على حدة وصفت لمنع تلوث بهم.
   2. تحقق من وجود أو عدم وجود مجموعة الفواكه على كل صفت flower.Record الأرقام البذور من كل فاكهة في حالة وضع الفاكهة.
   3. حساب نسبة أعداد الفاكهة في زهرة (نسبة مجموعة الفواكه، الذي يعرف بأنه عدد من الفواكه مقسوما على عدد من الزهور) وأعداد البذور في ثمرة ناضجة (نسبة البذور، مجموعة، والذي يعرف بأنه عدد من البذور مقسوما على عدد من البويضات) باستخدام كافة الأرقام المسجلة.
   4. إحصائية مقارنة fruit- والبذور مجموعة النسب بين معالجات باستخدام الأساليب المناسبة والبرامج، مثل تلك المذكورة في 1.3.3 (على سبيل المثال، في اتجاه واحد أنوفا مع HSD توكي أو اختبار فيشر الدقيق في R البرنامج ^33).
   5. التحقيقات من المواد باستخدام نتائج التجارب التعبئة
      1. لاختبار الحاجة إلى الملقحات الحيوانية، إحصائيا مقارنة النتائج بين "السيطرة" والعلاجات "لصناعة السيارات في النفس".
      2. لتقدير درجة الحد حبوب اللقاح، مقارنة "مراقبة" والعلاجات "التهجين".
      3. لاختبار التوافق الذاتي، قارن "التهجين" والعلاجات "إخصاب ذاتي".
   6. تقييم التأثيرات كسر برعم التلقيح
      1. مقارنة "السيطرة" و "براعم" العلاجات لتحديد ما إذا كانت جروح براعم كسر ناضجة التناسل وعما إذا كان يمكن استخدامها قيمة العلاج "السيطرة" للسيطرة على مرحلة كسر برعم.
      2. مقارنة "السيارات عن النفس" ومعالجات "كسر برعم" لتحديد ما إذا كان نجاح الإنجاب من الزهور التلقيح مع النحل الصغيرة في كسرمرحلة -bud أعلى إحصائيا من ذلك من النباتات أداء إعراس ذاتي (أي، لاختبار وجود التلقيح كسر برعم). بعد ذلك، ومقارنة هذه العلاجات اثنين مع "السيطرة" لتقدير كفاءة التلقيح التلقيح كسر برعم.
      3. مقارنة "كسر برعم"، "قفص"، و "" العلاجات المزهرة لتقدير التأثيرات الإنجابية للتلقيح كسر برعم.

النتائج

وقد تم اختيار خمس سكان لملاحظات الملقحات. في مرحلة ما قبل الملاحظة، وتأكدت الزيارات من مختلف أنواع الحشرات والزهور فتح والنحل الصغيرة لبراعم كسر. كشفت ملاحظات الزوار الأزهار أن معظم الزوار إلى جميع مواقع الدراسة خمسة من الأفراد من الأنواع نحلة صغي?...

Discussion

كانوا يعملون الملاحظات زهرة والتجارب التعبئة في هذه الدراسة إلى الكشف عن ترددات الزيارة والنجاح التناسلي للأنثى من النباتات، على التوالي. في دافني (1992) ^38، كانت الطريقة شريط فيديو فعال لأنه يمكن تسجيل توقيت ومدة زوار للتحليل ومنع التحيز مراقب. ومع ذلك، في ذلك ال...

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