Research press release

ペチュニアが新たな花粉媒介者を引きつけるのに役立つ単一遺伝子変異

Nature Genetics

Mutations in a single gene help petunias attract new pollinators

ペチュニアの花が受粉のために引き寄せるのは、夜間のスズメガか日中のハチドリか、それを制御する遺伝子が見つかった。植物が新たな花粉媒介者との協力関係を生み出す1つの方法が明らかになった。

被子植物は、動物(例えば、ハチやコウモリ)に花粉を運んでもらう。こうした協力関係を構築するためには、色や匂いといった花の形質を発達させて、適切な花粉媒介者を引きつけることが必要だ。植物は進化の過程で、そうした形質を変化させることで新たな花粉媒介者を得てきたのだろうが、花粉媒介者の変化がどのように起こるのか、その過程はよく分からなかった。

今回、Cris Kuhlemeierの研究グループは、南米の3種のペチュニアが夜行性花粉媒介者を誘引するための重要な形質であるUV(紫外線)吸光度について、その遺伝的基盤を調べ、花粉媒介者の変化がどのように起こるのかを解明した。3種のペチュニアの中で最も祖先種に近いPetunia inflataは、小さな紫色の花をつけ、ハチのみが花粉を運ぶ。Petunia axillarisは、白い花をつけて、夜行性のスズメガを引き寄せる。Petunia exsertaは、鮮やかな赤い花をつけ、ハチドリが花粉を運ぶ。

この3種のうち、P. axillarisのUV吸光度が最も高いが、P. axillarisの中でも、UV吸光度のより高い方にスズメガはより強く引きつけられる。Kuhlemeierたちは、この3種のUV吸光度に差異が生じたのは、1つの遺伝子MYB-FLの変異によって説明できると考えている。つまり、P. inflataから分岐したペチュニア種の一部にでは花粉媒介者がハチからスズメガに変わったが、そのペチュニア種には、MYB-FL遺伝子の変異があり、花に含まれる主要なクラスのUV吸収性化合物の濃度が大きく上昇していた。また、その後のP. axillarisからP. exsertaへの移行において花粉媒介者がスズメガからハチドリに変わったが、その際には別の変異によってMYB-FL遺伝子が不活性化していたのである。

The identification of a gene that controls whether petunia flowers attract pollination by hawkmoths at night or by hummingbirds during the day is reported in a paper published online this week in Nature Genetics. These results show one way that plants can evolve new pollinator partnerships.

Flowering plants often rely on animals-for example, bees or bats-for pollination. These partnerships require flowers to develop traits, such as color and scent, to attract the right pollinators. Over evolutionary time, plants may acquire changes in these traits that allow them to attract new pollinators. How these pollinator shifts occur is still not well understood.

Cris Kuhlemeier and colleagues studied the genetic basis of ultraviolet (UV) light absorbance, an important trait for attracting nocturnal pollinators, in three species of the South American Petunia to better understand how pollinator shifts happen. Petunia inflata, the most ancestral of the three petunia species, has small, purple flowers and is only pollinated by bees. Petunia axillaris has white flowers that attract nocturnal hawkmoths. Petunia exserta has bright red flowers that are pollinated by hummingbirds.

Of the three species, P. axillaris absorbs the highest levels of UV light, and hawkmoths are more attracted to P. axillaris flowers with higher levels of UV light absorbance than those with lower levels. The authors find that evolved differences in UV absorbance between the species could be explained by changes to a single gene, MYB-FL. The shift from bee to hawkmoth pollination in some Petunia species after their divergence from P. inflata was accompanied by a mutation in MYB-FL that greatly increased the levels of a major class of UV-absorbing compounds in the flower. A different mutation arose later that disabled MYB-FL in the shift from hawkmoth pollination in P. axillaris to hummingbird pollination in P. exserta.

doi: 10.1038/ng.3462

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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