מיני צמחים רבים תלויים בבעלי חיים לצורך האבקה שתאפשר העמדת צאצאים. במהלך האבולוציה התפתחו בפרחים תכונות כמו צבעים, צורות וריחות כדי למשוך מאביקים. מחקר חדש [1] חושף שפרחים פולטים יותר ריח מהאזור הקרוב לאיברי הרבייה כדי לשפר את יעילות משיכת המאביקים לאיברי הרבייה.

מאת עודד סקליטר (כותב־אורח, מעורכי המחקר) ואלון ישראלי.

רוב מיני הגידולים החקלאיים תלויים בבעלי חיים להאבקה ולהפריה, הנחוצות לייצור היבול. לפרחים יש תכונות המאפשרות להם 'לפרסם' את עצמם ולסמן למאביק כי הם מוכנים להאבקה. בין תכונות אלו ניתן למצוא גדלים שונים, צורות מגוונות, צבעים וריחות מיוחדים. תהליך ההאבקה הוא יקר מבחינה אנרגטית הן לפרח, שצריך לייצר את הצבע או הריח, והן למאביק, שצריך לחפש פרח מוכן ומתאים בשדה. על כן, הפרחים 'שדרגו' את תכונות המשיכה כדי לכוון את המאביק בצורה מהירה ומדויקת אל הצוף ואל האבקה באיברי הרבייה. לדוגמה, תבניות צבע הנקראות "מנחי צוף", שחרקים קולטים באמצעות חוש הראייה שלהם, מסמנות את האזור המקיף את איברי הרבייה [2], ובכך מייעלות את תהליך ההאבקה.

נוסף על תבניות צבע וצורה, ידוע שמאביקים רבים מסתמכים גם על חוש הריח לצורך מציאת צוף [3]. עד לאחרונה לא היה ידוע אם פרחים מייצרים תבניות ריח, כלומר אם הם פולטים רמות שונות של ריח מאזורים שונים בפרח, בדומה לתבניות צבעים.

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת המדעי The Plant Journal, חוקרים מהאוניברסיטה העברית בחנו אם קיימים גם "מנחי צוף ריחניים", כלומר, אם פרחים מפיצים ריח בתבניות מרחביות המייעלות את תהליך ההאבקה. כדי לבחון השערה זו מדדו החוקרים את הריח משישה אזורים שונים של עלי הכותרת של פרחי פטוניה. בדיקה זו הובילה למסקנה שאכן קיימות שתי תבניות ריח מרחביות מיוחדות: הראשונה - האפידרמיס (שכבת התאים החיצונית) העליון של עלי הכותרת פולט כמות כפולה של חומרי ריח בהשוואה לאפידרמיס התחתון (איור); השנייה - כמות הריח הנפלטת גדלה ככל שמתקרבים מהיקף עלי הכותרת למרכז הפרח, כלומר היכן שנמצאים איברי הרבייה הזכריים והנקביים. תוצאות אלה מציעות שגידול בריכוז חומרי הריח מכוון את מאביקי פרחי הפטוניה אל איברי הרבייה במרכז הפרח. נוסף על כך, תבניות הריח שזוהו בפרחי הפטוניה נצפו בפרחי חרצית וציפורן, מה שעשוי להעיד על כך שלתכונה זו חשיבות מבחינה אבולוציונית.

תבניות הריח שזוהו בפרחי הפטוניה הזכירו בצורתן את תבנית "מנחי הצוף", הנוצרת על ידי הצבעים שתוארו לעיל. כדי לבדוק אם תבניות הריח מתפקדות בתור "מנחי צוף ריחניים" בפועל, בדקו החוקרים אם מאביקים יכולים לזהותן. לצורך המשימה נבחרו דבורי דבש, שלהן חוש ריח מפותח במיוחד הודות למספר הרב של קולטני ריח הנמאצאים באנטנות שלהן. בזכות תכונה זו ועוד דבורים הן מאביקות כל, כלומר יכולות להאביק צמחים רבים. בשיתוף פעולה עם המעבדה לחקר דבורים בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית בחנו החוקרים אם דבורי דבש מסוגלות להבחין בין שני אזורים שונים של פרחי פטוניה. לשם כך חתכו החוקרים דיסקיות מהיקף עלה הכותרת ומהאזור הקרוב לאיברי הרבייה ושמו אותן בתוך משאבה המחוברת למחשב המאפשר לשחרר ריח מדיסקית אחת בכל פעם. בעת מתן הפקודה, האוויר המכיל את הריח נדחף אל עבר האנטנות של הדבורה, שהוצבה על מתקן מיוחד. ניסויים שונים הראו שהדבורים אכן הצליחו להבחין בין ריח של שני אזורי פרח שונים, כלומר בין האזור הנמצא בהיקף של הפרח לבין האזור הצמוד לאיברי הרבייה. עצם היכולת של דבורים להבדיל בין שני חלקי עלה כותרת שונים מעלה את האפשרות שלתבניות ריח אלו חשיבות ביולוגית, ואף עשוי להעיד על כך שהם משמשים "מנחי צוף" ריחניים בטבע.

ומה החשיבות של מחקרים מסוג זה? האבקה תלוית בעלי חיים אחראית לכ־35% מהיבול העולמי [4], וכן לשרידותם של צמחי בר רבים. שינויי האקלים שכולנו מרגישים עלולים לערער את יחסי הגומלין צמח־מאביק, ועל כן הם איום ישיר על אספקת המזון העולמי [5]. למשל, נמצא שפרחי פטוניה שגדלו בתנאי חום יצרו פחות חומרי ריח לעומת פרחים שגדלו בתנאים רגילים [6]. במחקר אחר שנעשה על תות שדה נמצא שמאביקים ביקרו פחות פרחים שייצרו פחות חומרי ריח [7]. כיצד ניתן להתגבר על מכשולים מסוג זה? חוקרים משתמשים כיום בהנדסה גנטית כדי לייצר רמות גבוהות של חומרי ריח, גם בטמפרטורה גבוהה. אם כן, ייתכן כי הבנת יחסי הגומלין בין הצמח למאביקיו, מנגנוני שחרור וייצור חומרי ריח, בשילוב הנדסה גנטית, תעזור להתגבר על הקשיים הצפויים בשימור מינים ואספקת מזון.

עודד סקליטר הוא דוקטורנט במחלקה למטעים וצמחי נוי של הפקולטה לחקלאות באוניברסיטה העברית. בוגר תואר ראשון ושני במדעי הצמח. מחקרו עוסק בזיהוי ואפיון של גנים המעורבים בייצור חומרי ריח בפרחי פטוניה.

צילום תמונת הנושא: עודד סקליטר
עריכה: רגב צברי

למקורות ולקריאה נוספת:

[1] המחקר שהכתבה מבוססת עליו.

[2] מחקר על היתרונות של "מנחי צוף".

[3] מאמר סקירה על חומרי ריח בפרחים.

[4] מחקר על חשיבות של מאביקים לגידולים חקלאיים.

[5] מחקר על חשיבות של מאביקים לגידולים חקלאיים.

[6]  מחקר על השפעות שינויי האקלים על יחסי גומלין בין מאביקים לצמחים.

[7] מחקר על השפעה של טמפרטורה גבוהה על ייצור ריח בפרחי פטוניה.