Cambios de color oscilantes de las flores de Causonis japonica (Thunb.) Raf. (Vitaceae) vinculado a cambios de fase sexual

Observaciones temporales de 43 flores de Causonis japonica revelaron cambios en el color del disco floral y la expresión sexual (Cuadro 1). Los cambios temporales en las características florales no mostraron diferencias entre individuos diploides (19 flores) y triploides (24 flores). Por ejemplo, los tiempos de inicio de la floración no difirieron significativamente entre los niveles de ploidía (diploide: 7:07 a. m. a 1:27 p. m., triploide: 6:58 a. m. a 2:49 p. m.). Sin embargo, el tiempo de floración varió mucho de una flor a otra, desde un mínimo de un día hasta un máximo de seis días. Independientemente del nivel de ploidía, todas las flores con estilos dañados (14 flores) mostraron estigmas marrones después de la fase masculina y luego cesaron el desarrollo floral antes de la fase femenina.

La Figura 1 muestra los cambios temporales típicos de C. japonica características de la flor (flor ID 35 en la Tabla 1) de acuerdo con los valores RGB (que representan las actividades de secreción de néctar: ​​ver a continuación). Como en los otros 42 casos examinados que se muestran en la Tabla 1, el color inicial de este disco floral inmediatamente después de la antesis (fase masculina) fue naranja (etapa 1, Fig. 1a, RGB: 255, 88, 16), como se mostró anteriormente.^siete. Inmediatamente después de la caída de pétalos y estambres, el color del disco floral cambió a rosa (Etapa 2, Fig. 1b, RGB: 255, 82, 102). Los estilos aún no estaban alargados en esta etapa y las flores eran asexuales. En 12 casos con estilos dañados y estigmas marrones, los discos florales permanecieron rosados ​​hasta que las flores cayeron (indicado como “O–P” en la Tabla 1).

Proceso de cambio de color de un disco de flores en Causonis japonica (flor ID 35 en la tabla 1). El color del disco cambió de naranja (aRGB: 255, 88, 16) a rosa (bRGB: 255, 82, 102) antes de volver a naranja (contraRGB: 255, 88, 16) nuevamente, luego rosa (D, RGB: 255, 120, 94) de nuevo. En la etapa final, el disco floral se vuelve de color rosa pardusco (mi, RGB: 232, 162, 169) y luego se dejó caer. Las dos etapas de color naranja se sincronizaron con la actividad sexual de las flores. (a) La primera etapa naranja muestra la actividad de los estambres (fase masculina); (contra) la segunda etapa naranja indica la maduración del estigma (fase femenina). La secreción de néctar solo fue activa en las etapas naranja y más activa en la etapa femenina; la misma tendencia se observó en los demás casos presentados en la Tabla 1.

Sin embargo, en las 31 flores restantes con estilos normalmente alargados, la maduración de los estilos (fase femenina) coincidió con los discos florales mostrando nuevamente un color naranja distintivo (Etapa 3, Fig. 1c, RGB: 255, 88, 16) . Después de la fase femenina, los discos florales volvieron a tornarse rosados ​​(etapa 4, representada por “O–P–O–P” en la Tabla 1), y apareció una coloración pardusca en los estigmas (Fig. 1d, RGB: 255, 120, 94). Finalmente, los discos de flores se vuelven de color rosa pálido (Fig. 1e, RGB: 232, 162, 169) justo antes de que caigan las flores. Por lo tanto, las observaciones anteriores implican que el cambio de color tiene una correlación estricta con la fase sexual.

Los tiempos del cambio de color del disco a la segunda etapa naranja (etapa femenina) variaron dependiendo de cuándo apareció cada flor. La mayoría de las flores que abrieron antes de las 10:00 a. m. alcanzaron la segunda etapa naranja (fase femenina) por la tarde del mismo día (con excepción de dos flores, ID 1 y 2 en la Tabla 1). Por el contrario, las flores que florecieron después de las 10:00 am alcanzaron la segunda etapa naranja (fase femenina) alrededor del mediodía del día siguiente. Estos procesos de floración no estaban completamente sincronizados en la misma inflorescencia; por lo tanto, los discos rosados ​​y anaranjados a menudo coincidían en la misma inflorescencia. De hecho, podemos recolectar diferentes etapas de flores en cualquier momento de una población, como se muestra en la Figura 2a.

Histología de discos florales de C. japonica. (a) Cambio de color del disco floral observado en un individuo triploide. Las flores han sido seccionadas a mano a lo largo del eje longitudinal para mostrar la coloración interior del disco floral. La fase floral se juzgó por la longitud del estigma y el color de la punta del estigma; desde la izquierda, estadio inicial con disco floral naranja y estilo corto, primer estadio rosa con estilo corto, segundo estadio naranja con estilo alargado con estigma maduro y segundo estadio naranja con estilo alargado. Unidad de barra de escala = 1 mm. (b–mi) Secciones longitudinales de discos florales en el estado naranja inicial (b, D) y etapa rosa (contra, mi). Barra de escala = 500 µm. (b, contra) Secciones de manos de discos florales vivos que muestran pigmentación de vacuolas en algunas células dispersas. (D, mi) Secciones de resina de discos florales que muestran histología.

La Figura 1 también muestra cambios temporales típicos en las actividades del néctar (flor ID 35 en la Tabla 1), lo que indica secreciones activas de néctar durante ambas etapas de color naranja. Es decir, los discos florales secretan néctar en las fases masculina y femenina, sin secreción visible de néctar en las fases rosadas. Adicionalmente, la secreción de néctar en la fase femenina de esta flor fue mayor que en la fase masculina, tendencia que también se ha observado en otras flores; sin embargo, el volumen total de néctar varió entre las flores que se muestran en la Tabla 1. Durante la antesis, confirmamos que las abejas, avispas, hormigas y otros insectos visitaban las flores como se describió anteriormente.^siete (Fig. 1 complementaria).

Las secciones longitudinales de flores en las etapas rosa y naranja (Fig. 2a) revelaron que la pigmentación solo ocurrió en un subconjunto de células parenquimatosas en ambos casos (Fig. 2b, c). No se observaron cambios estructurales o citológicos entre la etapa naranja inicial y las etapas rosadas (Fig. 2d, e), lo que sugiere que el cambio de color oscilante observado depende de la degradación y biosíntesis de los pigmentos naranjas.

Para comprender qué pigmentos intervienen en el doble cambio de color de la C. japonica disco floral, extrajimos carotenoides y clorofila con acetona. La antocianina también se extrajo con metanol-HCl. Como resultado, aunque el contenido de antocianinas no cambió significativamente durante los pasos examinados, encontramos que el nivel de carotenoides se correlacionó fuertemente con el cambio de color detectado a simple vista. Específicamente, en las etapas 1 y 3, el contenido de carotenoides fue alto (63,8 y 65,3 µg/g de peso seco, respectivamente), pero se redujo significativamente en las etapas 2 y 4 (14,3 y 36,5 µg/g de peso seco, respectivamente) (Cuadro 2). Curiosamente, un aumento en el contenido de clorofila se limitó a la etapa 4 (Tabla 2). En conjunto, el doble cambio de color observado se atribuyó a la disminución (etapa 2) y al aumento (etapa 3) del contenido de carotenoides en los discos florales.