В статье, опубликованной в журнале «Методы экологии и эволюции» на этой неделе, доктор Корнейл Миннаар описывает этот новый метод, который позволит биологам-опылителям отслеживать весь процесс опыления от первого посещения опылителем до его конечной точки – либо успешно перенесенный в клеймо другого цветка или потерянный по пути.
По словам Миннаара, несмотря на более чем двухсотлетние подробные исследования опыления, исследователи не знают наверняка, где на самом деле приземляется большинство микроскопически крошечных пыльцевых зерен после того, как они покидают цветы: «Растения производят огромное количество пыльцы, но похоже, что больше, чем 90% из них никогда не доходят до стигм.
Для крошечной фракции пыльцевых зерен, которые попадают в рыльца, путь часто неясен – какие опылители перенесли зерна и откуда?"
Начиная с 2015 года, Миннаар решил пойти туда, где многие другие до сих пор терпели неудачу, и принял вызов, приняв участие в своей докторской диссертации на кафедре ботаники и зоологии Стелленбошского университета (SU).
"Большинство видов растений на земле полагаются на насекомых для опыления, в том числе более 30% пищевых культур, которые мы едим. Поскольку количество насекомых в мире стремительно сокращается, очень важно понимать, какие насекомые являются важными опылителями различных растений – это начинается с отслеживания пыльцы », – поясняет он.
Он пришел к идее метода отслеживания пыльцы после прочтения статьи об использовании квантовых точек для отслеживания раковых клеток у крыс. Квантовые точки – это полупроводниковые нанокристаллы, которые настолько малы, что ведут себя как искусственные атомы.
Под воздействием ультрафиолетового излучения они излучают чрезвычайно яркий свет различных возможных цветов. В случае пыльцевых зерен он выяснил, что квантовые точки с «жиролюбивыми» (липофильными) лигандами теоретически будут прилипать к внешнему жировому слою пыльцевых зерен, называемому пыльцевыми зернами, и тогда можно использовать светящиеся цвета квантовых точек. для уникальной «маркировки» пыльцевых зерен, чтобы увидеть, где они попадают.
Следующим шагом был поиск экономичного способа просмотра флуоресцирующих пыльцевых зерен под микроскопом для полевого препарирования. На этом этапе Миннаар все еще использовал игрушечную ручку из семейного ресторана с небольшой ультрафиолетовой светодиодной лампой, которую он позаимствовал у одного из своих профессоров.
"Я решил спроектировать флуоресцентный бокс, который поместится под диссекционный микроскоп. И поскольку я хотел, чтобы люди использовали этот метод, я разработал коробку, которую можно легко напечатать на 3D-принтере, по цене около 5000 рандов, включая необходимые электронные компоненты."(смотрите видео на https: // youtu.be / YHs925F13t0)
До сих пор метод и ящик возбуждения зарекомендовали себя как простой и относительно недорогой метод отслеживания отдельных пыльцевых зерен: «Я провел исследования, в ходе которых я поймал насекомых после того, как они посетили растение с пыльниками, помеченными квантовыми точками, а вы можно увидеть, где находится пыльца, и какие насекомые на самом деле несут больше или меньше пыльцы."
Но часть работы после маркировки по-прежнему требует часов и часов кропотливого подсчета и проверки: «Я думаю, что за последние три года я, вероятно, насчитал более ста тысяч пыльцевых зерен», – смеется он.
В качестве постдокторанта в исследовательской группе профессора Брюса Андерсона на факультете ботаники и зоологии Стелленбошского университета Миннаар продолжит использовать этот метод для исследования многих оставшихся без ответа вопросов в этой области.