Research press release


Nature Genetics

Mutations in a single gene help petunias attract new pollinators



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


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