Обнаружен новый способ самоопыления цветковых растений
Опыление, т.е перенос пыльцы с пыльников на рыльце пестика, у цветковых растений является важнейшей частью полового размножения. Различают перекрестное опыление (аллогамия), когда пыльца с пыльника одного цветка переносится на рыльце цветка другой особи, и самоопыление, когда пыльца переносится на рыльце пестика того же цветка (автогамия) или другого цветка той же особи (гейтоногамия). У большинства видов пыльцевые зерна переносятся на рыльце ветром, животными, водой. У некоторых растений, как, например, у подмаренников, осок, самоопыление происходит, когда пыльца свободно высыпается из пыльников и попадает на рыльца пестиков.
Ботаники Китая и Германии при изучении особенностей биологии многолетнего травянистого растения каулокемпферия (Caulokaempferia coenobialis) обнаружили механизм самоопыления, ранее ученым не известный. Каулокемпферия – представитель семейства имбирных (Zingiberaceae), эндемик провинций Гуандунь (Guang-dong) и Гуанджоу (Guangxi) в Южном Китае. Растения эти, достигающие 50 см в высоту, растут на скалах в сильно затененных участках влажных муссонных тропических лесов. Цветет каулокемпферия с мая по август. Соцветие обычно состоит из трех бутонов, которые зацветают последовательно. Цветки раскрываются между 6.00 и 6.30 часами утра (последний – на второй день), и исчезают после полудня второго дня. Они имеют желтые венчики, с двумя короткими боковыми и одним большим центральным лепестком до 3 cм длины.
Удлиненные пыльцевые мешочки прикреплены к столбику пестика так, что вогнутое рыльце с железистым опушением по краям находится почти точно в конце пыльцевого мешочка. Созревая, пыльники вскрываются продольно разрывом или растрескиванием, и на поверхность пыльцевой сумки выделяется маслянистое клейкое вещество, которое представляет собой внутренний выстилающий слой пыльника. Оно состоит из липидов и видоспецифичной примеси каротиноидов, белков и полисахаридов. Вещество образует на поверхности пыльника текучую пленку, которая удерживает пыльцевые зерна. Вместе с этой текучей маслянистой массой пыльца скользит по поверхности пыльника и достигает рыльца пестика. Железистое опушение по его краям и воронковидная форма препятствуют дальнейшему вытеканию массы.
Авторы исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, полагают, что они впервые обнаружили у цветковых растений способ самоопыления, при котором пыльца передается на рыльце с помощью подвижной секретированной, т.е. выделенной самим растением, среды. В течение более чем 20 дней наблюдений (приблизительно 200 часов) за популяциями, включавшими от 2 до 10 тыс. цветущих растений ученые не зафиксировали посещения цветков Caulokaempferia coenobialis насекомыми, которые коснулись бы пыльников и рыльца, несмотря на то, что каждый цветок содержит до 2 мкл нектара, содержащего 18% сахара. Такой способ самоопыления, когда пыльца самостоятельно скользит к рыльцу пестика, возможно, выработался как приспособление к дефициту опылителей в чрезвычайно затененной и влажной среде обитания, и является очередным свидетельством наличия у цветковых растений широкого спектра механизмов адаптации. В том числе и таких, которые позволяют им произрастать и размножаться в затененных, безветренных и бедных насекомыми местообитаниях.
