Studien der chemischen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten waren besonders nützlich, um die Breite der Merkmale aufzuzeigen, die an der Evolution von Wechselwirkungen beteiligt sein können. Es wird angenommen, dass sich viele der Tausenden von Pflanzen produzierten Chemikalien als Abwehr gegen Insekten, Mikroben oder eine Kombination dieser Feinde entwickelt haben. Diese Verbindungen können als Abwehr-, Abwehr- oder Lockmittel wirken, da Pflanzen eine Reihe von Chemikalien entwickeln, die wechselseitige Taxa wie Bestäuber anziehen und gleichzeitig andere abwehren. Ob als Abwehr- oder Lockmittel, die chemischen Verbindungen, die Wechselwirkungen mit anderen Arten beeinflussen, treten normalerweise als chemische Cocktails auf, die aus mehreren chemischen Wegen stammen, und nicht als isolierte Chemikalien. Die Verbreitung dieser Verbindungen hat zur Spezialisierung und Diversifizierung auf beiden Seiten dieser Wechselwirkungen beigetragen.
Die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und bestäubenden Blütenparasiten stellen ein besonders faszinierendes Problem für die Evolution chemischer Merkmale in Pflanzen dar. Diese Insekten legen ihre Eier in die gleichen Blumen, die sie bestäuben, was bedeutet, dass ihre Beziehung zu den Pflanzen sowohl antagonistische als auch wechselseitige Komponenten hat. Es wurde vermutet, dass enge Wechselwirkungen mit bestäubenden Blütenparasiten die Entwicklung eines hochspezifischen Pflanzen-Insekten-Kommunikationssystems in Form einzigartiger Verbindungen begünstigen, die „private Kanäle“ zur ausschließlichen Anziehung spezifischer Bestäuber darstellen. Wenn dies der Fall ist, sollten Pflanzenarten, die von einem einzigen oder wenigen obligatorischen Bestäubern bestäubt werden, einzigartige Signalverbindungen oder Mischungen enthalten, die sich stark von denen unterscheiden, die von Pflanzen in allgemeineren Bestäubungssystemen und möglicherweise auch von eng verwandten Pflanzenarten produziert werden, die an spezifischen Wechselwirkungen mit beteiligt sind andere Arten von bestäubenden Blumenparasiten. Bisher gibt es jedoch nur begrenzte Beweise für die Verwendung privater Kanäle in Pflanzen, die diese Art von Bestäubern anziehen. Zum Beispiel in der Pflanzengattung Yucca, die an einer obligaten Interaktion mit Yucca-Motten beteiligt ist, zeigen die drei bisher analysierten allopatrischen Arten sehr ähnliche florale Duftprofile. Bestäubende Yucca-Motten werden vom Yucca-Blütenduft angezogen, aber die spezifische Rolle der neuartigen flüchtigen Blütenstoffe bei der Anziehungskraft von Bestäubern muss weiter untersucht werden.
Alternativ deuten zunehmende Beweise darauf hin, dass die Blütenbestäuber-Spezifität durch spezifische Mischungen von ansonsten generischen floralen flüchtigen Stoffen erreicht werden könnte. Unter den Arten, die innerhalb untersucht wurden Glochion, Breynia und Gummibaum (für die Biotests eine olfaktorische Anziehungskraft von Bestäubern gezeigt haben), zeigen die meisten einen starken biosynthetischen Konservatismus unter verwandten Arten und geben blumige Duftcocktails ab, die aus gewöhnlichen blumigen Verbindungen bestehen. In diesen Fällen können Blumendüfte in Kombination mit physikalischen Barrieren (z. B. größenbegrenzende Äste in Feigen), begrenzter visueller Darstellung und fein abgestimmter zeitlicher Dynamik der Duftemission multimodale „Blumenfilter“ darstellen, deren Nettoergebnis Bestäuberspezifität ist. In anderen Fällen reichen Unterschiede in den relativen Beiträgen der verschiedenen Verbindungen zwischen nahen Verwandten oder potenzielle versteckte chirale Variationen in bestimmten Verbindungen aus, um es den Bestäubern zu ermöglichen, in experimentellen Versuchen zwischen diesen Arten zu unterscheiden.
Ein neues Papier in Annals of Botany beschreibt auffällige Blumenduftvariationen innerhalb und zwischen Pflanzenlinien und bestimmt, ob diese Unterschiede genetisch oder umweltbedingt sind, untersucht dann das Ausmaß, in dem Blumenduft auf der Ebene der einzelnen Blume und auch auf der Ebene der ganzen Pflanze zeitlich variabel ist, wenn die Pflanze altert, und testet, ob Besuche durch den bestäubenden Blumenparasiten auftreten Greya Politella verändert die blumige Duftproduktion.
Extreme Divergenz im Blumenduft zwischen Waldsternarten (Lithophragma spp.), die von Blumenparasiten bestäubt werden. (2013) Annals of Botany Band 111(4): 539-550. doi: 10.1093/aob/mct007
Abstract
Eine aktuelle Herausforderung in der Koevolutionsbiologie besteht darin, zu verstehen, wie sich Reihen von Merkmalen verändern, wenn sich koevolvierende Abstammungslinien voneinander unterscheiden. Blumenduft ist oft ein komplexes, variables Merkmal, das eine Reihe allgemeiner Bestäuber anzieht, kann aber bei Pflanzen, die darauf spezialisiert sind, koevolutionäre bestäubende Blumenparasiten anzuziehen, hochspezifisch sein. In dieser Studie wurde die Variation von Blumendüften in vier Arten von Waldsternen untersucht (Lithophragma spp.), die denselben Hauptbestäuber teilen (die Motte Greya Politella, ein Blütenparasit). Drei spezifische Hypothesen wurden getestet: (1) die gemeinsame Nutzung desselben spezifischen Hauptbestäubers begünstigt die Erhaltung des Blumenduftes unter nahen Verwandten; (2) die Selektion begünstigt „private Kanäle“ seltener Verbindungen, die speziell auf den spezialisierten Bestäuber abzielen; oder (3) die Selektion aus seltenen, weniger spezialisierten Co-Bestäubern mildert die Erhaltung des Blumenduftes und das Auftreten privater Kanäle. Dynamische Headspace-Probenahme und Festphasen-Mikroextraktion wurden in einer Reihe von Experimenten auf Gewächshauspflanzen aus einem gewöhnlichen Garten sowie auf Feldproben aus natürlichen Populationen angewendet, um die genetischen und umweltbedingten Grundlagen der Variation von Blumendüften zu entwirren. Unter den Arten wurde eine auffällige Divergenz von Blütendüften entdeckt. Nur eine von 69 Verbindungen wurde von allen vier Arten geteilt. Die Duftvariation war größtenteils genetisch bedingt, da sie bei Feld- und Gewächshausbehandlungen konsistent war und nicht durch Besuche des bestäubenden Blütenparasiten beeinflusst wurde. Die starke Divergenz in Blumendüften unter Lithophragma Art steht im Gegensatz zu dem Muster der konservierten Blumenduftzusammensetzung, die in anderen Pflanzengattungen gefunden wird, die an Gegenseitigkeit mit bestäubenden Blumenparasiten beteiligt sind. Im Gegensatz zu einigen dieser anderen obligatorischen Bestäubungs-Mutualismen, Lithophragma Pflanzen in einigen Populationen werden gelegentlich von Generalistenbestäubern anderer Insektentaxa besucht. Diese zusätzliche Komplexität kann zur Diversifizierung des Blumenduftes beitragen, der unter den gefunden wird Lithophragma Art bestäubt von Grau Motten.
