传粉者在形成花蜜中发现的必需氨基酸方面起作用吗？

IF 8.1 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES New Phytologist Pub Date : 2025-01-02 DOI:10.1111/nph.20356

Rachel H. Parkinson, Eileen F. Power, Kieran Walter, Alex E. McDermott-Roberts, Jonathan G. Pattrick, Geraldine A. Wright

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摘要

花蜜是植物为吸引动物到花上授粉而产生的(尼科尔森&；索恩伯格,2007)。大多数花蜜主要由糖（主要是蔗糖、葡萄糖和果糖）组成，但第二丰富的代谢物是游离氨基酸（AAs） (Nicolson &amp；索恩伯格,2007)。游离的AAs在花蜜中无处不在，尽管数量会有很大的变化(Baker &amp；贝克,1975;Gottsberger et al., 1984；园丁,吉尔曼,2001;Vandelook等人，2019)，它们的浓度（微摩尔到毫摩尔）大大低于碳水化合物（Nicolson, 2022）。花蜜中的游离AAs可以来自韧皮部，但也可以由花蜜本身产生(参见Göttlinger &amp；Lohaus, 2024)。花蜜中游离活性氧的浓度通常低于其他植物组织，可能比蜜腺和韧皮部低100倍(Lohaus &amp；Schwerdtfeger, 2014;Bertazzini,馥兰妮,2016;Gottlinger,Lohaus, 2024)。而花蜜AA谱（不同AA的相对丰度）可能与蜜汁相似(Göttlinger &amp；Lohaus, 2022)，它通常不同于蜜糖(Göttlinger &amp；Lohaus, 2024)和韧皮部(Lohaus &amp；Schwerdtfeger, 2014;Bertazzini,Forlani, 2016)组成，这表明花蜜AA谱不仅仅是韧皮部成分的简单过滤。花蜜AAs在分泌后可通过花粉污染或微生物作用等因素发生一些修饰(Peay et al., 2012；Bogo等人，2021)，尽管花蜜AA谱也可能受到植物更直接的控制，并受到传粉者选择的驱动(Tiedge &amp；Lohaus, 2017;Göttlinger等人，2019)。一些作者已经证明了传粉者群体与花蜜AA谱和浓度之间的联系(Baker &amp；贝克,1975;Petanidou等，2006；Tiedge,Lohaus, 2017;Gottlinger,Lohaus, 2024);然而，其他人发现AAs不如其他花蜜成分重要(Göttlinger等人，2019；Vandelook et al., 2019)。对寻找花蜜AA和传粉者群体之间相关性的一个批评是，同一植物物种中AA的浓度在个体之间会有很大的差异(Gardener &amp；吉尔曼,2001;Gijbels et al., 2014)。然而，大规模研究发现，虽然浓度不同，但个体AAs的相对丰度在物种内更为一致(Gardener &amp；Gillman, 2001a)，这表明AA特征可能是传粉媒介驱动选择的更好目标，而不是绝对浓度。基于AA组成的授粉者对花蜜的区分可以反映代谢需求(mevi - sch<e:1> tz &amp；Erhardt, 2005)或品味(Gardener &；吉尔曼,2002)。昆虫传粉者，如蜜蜂，依赖花粉作为其主要的蛋白质来源（Wright等人，2018），只有从免费果酸的花蜜来源中获得次要的好处（Nicolson, 2022）。然而，不消耗花粉的传粉媒介，如一些蝴蝶，可能更多地依赖于花蜜衍生的AAs (Erhardt &amp；Rusterholz, 1998;Mevi-Schutz,Erhardt, 2005;贝克,2007)。由于这个原因，有人可能会预测蜜蜂对含有游离aa的花蜜溶液没有表现出强烈的偏好。然而，比起含有非必需氨基酸（NEAAs）的溶液，蜜蜂更喜欢含有一种EAAs的糖溶液，其中对苯丙氨酸的偏好最强(Hendriksma &amp；Shafir, 2016)，一种在高浓度花蜜中经常发现的化合物（Petanidou et al., 2006）。据报道，糖溶液中的其他游离氨基酸，如EAA蛋氨酸，可以抑制蜜蜂的摄食(Inouye &amp；沃勒,1984;Simcock et al., 2014)。NEAA脯氨酸引起了特别的研究关注，因为它被发现是许多花蜜中的主要AA (Kaczorowski et al., 2005；Carter et al., 2006；Terrab et al., 2007)，也是两种蜜蜂血淋巴中的主要AA (Crailsheim &amp；Leonhard, 1997)和大黄蜂（Stabler et al., 2015）。脯氨酸也可以作为驱动昆虫飞行的基质(Bursell, 1975；Auerswald,Gäde, 1999)，尽管在蜜蜂中这种作用的证据是模棱两可的。在蜜蜂中，血淋巴脯氨酸浓度在飞行后显著降低(Barker &amp；雷纳,1972;Micheu等人，2000)，尽管与碳水化合物相比，碳水化合物的比例贡献很小(Barker &amp；雷纳,1972)。当暴露于脯氨酸时，从Bombus impatiens大黄蜂分离的飞行肌肉显示呼吸速率显著增加（Teulier等人，2016）；然而，在雄性大黄蜂B. terrestris的线粒体中没有发现这种效应（Syromyatnikov et al., 2013）。

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