Изменение цвета цветков происходит у цветов широкого спектра таксонов покрытосеменных , которые претерпевают изменение цвета, связанное с их возрастом или после успешного опыления . [3] [4]
Первое письменное упоминание термина « изменение цвета цветка» было сделано в 1877 году, когда Чарльз Дарвин (12 февраля 1809 г. - 19 апреля 1882 г.) отправил письмо своего коллеги, натуралиста Фрица Мюллера (31 марта 1821 г. - 21 мая 1897 г.) в британский междисциплинарный научный журнал. , Природа . Мюллер задокументировал закономерности и эффективность опыления в связи с изменением цвета цветов, которое произошло с цветками лантаны , найденными в бразильских лесах. Сейчас понятно, что изменение цвета цветков несколько раз развивалось независимо и сохраняло морфологические и физиологические различия между таксонами. [5]
Хотя об этом явлении впервые было упомянуто более 200 лет назад, исследования его биологической значимости начались только в течение последних нескольких десятилетий. [6]
Тремя основными пигментами, участвующими в изменении цвета цветов, являются антоцианы , каротиноиды и беталаины . Изменения цвета могут произойти в результате любого из следующих событий; накопление или потеря антоцианов, накопление или потеря каротиноидов или накопление беталаинов. Изменение цвета цветков также может быть вызвано увеличением или уменьшением pH, вызывающим покраснение/синение антоцианов и со-пигментов.
Изменение цвета цветков может быть индуцируемым или неиндуцируемым. Некоторые цветы меняют цвет с одинаковой скоростью независимо от посещения опылителя, в то время как другие могут быть вызваны отложением пыльцы на рыльце пестика. Однако индуцируемые цветы со временем изменят цвет из-за старения даже без активности опылителей.
В зависимости от вида изменение цвета цветка может затронуть весь цветок или произойти в отдельных его частях. Предыдущие исследования показали, что цветы, опыляемые молью, с большей вероятностью будут иметь изменение цвета всего цветка, в то время как другие цветы, опыляемые насекомыми, с большей вероятностью будут иметь локальные изменения цвета. [7]
Хотя цветы обычно увядают после опыления, многие таксоны покрытосеменных сохраняют свои цветки даже после того, как их половая жизнеспособность подошла к концу. За это время цветы, которые были успешно опылены и получили пониженную награду, могут изменить цвет, что послужит сигналом для их опылителей. Насекомые-опылители преимущественно посещают цветки, жизнеспособные в половом отношении и не претерпевшие изменения окраски. [7] Опылители будут учиться и различать стадии цветения по этим сигналам, что принесет пользу обеим сторонам, позволяя насекомым направляться к цветам, которые приносят пользу, в то время как цветы получают опыление. [5] [7]
Было показано, что размер цветочного покрова растения важен для взаимодействия растения и опылителя . Опылители с большей вероятностью увидят и посетят более крупные цветочные композиции, чем небольшие незаметные цветочные композиции. Известно, что некоторые виды покрытосеменных увеличивают цветение без образования дополнительных цветков. Эти виды достигают этого, сохраняя старые, нефункциональные цветки, которые у других видов часто опадают, чтобы снизить затраты растения, связанные с необходимыми углеводами и потерей воды, которая происходит при поддержании этих тканей. [6] [9]
Однако, когда эти цветы сохраняются на растениях, опыляемых насекомыми, возникают потенциальные преимущества в виде улучшения репродуктивного успеха за счет увеличения отложения пыльцы на рыльцах и экспорта пыльцы для удобрения семязачатков других растений. [9]
Старение является одной из основных причин изменения цвета цветов, вызванной опылением. Хотя у таксонов покрытосеменных наблюдается различное время, необходимое для старения, этот механизм обычно связан с биосинтезом антоцианов. Примула вечерняя из рода Oenothera — типичный пример цветов, цвет которых меняется из-за старения. Энотера зацветает вечером и кажется белой или желтой, а к утру бледнеет до розового или оранжевого цвета. [10]
Изменение цвета цветов также может быть результатом повышения или понижения pH. Гортензия — модельный род этого химического изменения в цветах. На цветочные пигменты гортензии влияет присутствие ионов алюминия в почве, вызывая изменение цвета цветка от красного, розового, синего, светло-фиолетового или темно-фиолетового. [4]
Был один нехимический пример, обнаруженный в Caesalpinioideae , единственном подсемействе Fabaceae , где сворачивание лепестков вызывает изменения в цветовом узоре цветов. [7]