野生の唐辛子の分散剤における腸内保持のカプサイシンを介した制御のコストと利点

動物分散植物が分散種の生存率と分布に影響を与える基本的な方法は、分散剤の内臓の保持時間を制御することです。2種類の野生の唐辛子とその分散器を使用して、果物と種子の化学的および物理的特性がこの相互作用をどのように媒介するかを調べました。Capsicum Chacoenseは、刺激性の多型であり、ボリビアで発生し、主にElaeniasによって分散されます。Capsicum Annuumは多型ではなく、アリゾナ（米国）で発生し、主にスラッシャーによって分散されます。最初に、唐辛子の刺激の原因となる物質であるカプサイシンが、一次分散剤の種子の腸保持時間に影響を与えるかどうかをテストしました。カプサイシンは種子の腸の通過を減速させましたが、カプサイシンの便秘効果は80分間の時間遅れの後にのみ発生したため、鳥種間で大きく異なる方法でそうしました。ボリビアのElaeniasは、C。chacoenseの種子の6％しか保有していませんでしたが、アリゾナ州のスラッシャーはC. annuum種子の78％を80分以上保有していました。次に、種子の生存率と発芽に対する保持時間の影響を調べました。保持の増加は、C。nnuumで発芽する種子の大部分をもたらし、非衝撃C. chacoenseに影響を与えず、刺激性C. chacoenseに悪影響を及ぼしました。これらの発散効果は、種子コートの形態の違いによって説明されます。刺激性C.チャコンセの種子コートは、他の2種類の種子の種よりも10〜12％薄いです。したがって、より長い保持時間は、最も薄い種子コートで種子を損傷しました。C. Annuumでは、保持時間に関係なく種子の生存率は高いままでしたが、保持とともに発芽が増加し、拡大の役割を示唆しています。したがって、C。annuumでは、果物の化学は種子の形態と分散剤の生理学とよく一致しているように見えます。カプサイシンはほとんどの種子の腸内保持を拡張し、種子彫刻が大きくなり、発芽率が高くなります。刺激的なC.チャコンス種子の保持の増加は有害ですが、主要な消費者の保持時間が短いため、カプサイシンは種子のわずかな割合のみを遅くし、悪影響を最小限に抑えます。これらの結果は、果物の二次代謝産物の研究における文脈の重要性を示しています。同じ化学物質は、その形態学的、生理学的、および生態学的な文脈に応じて、植物のフィットネスに異なる影響を与える可能性があります。

A fundamental way in which animal-dispersed plants can influence the viability and distribution of dispersed seeds is through control of retention time in the guts of dispersers. Using two species of wild chilies and their dispersers, we examined how chemical and physical properties of fruits and seeds mediate this interaction. Capsicum chacoense is polymorphic for pungency, occurs in Bolivia, and is dispersed mostly by elaenias. Capsicum annuum is not polymorphic, occurs in Arizona (USA), and is dispersed mostly by thrashers. We first tested whether capsaicin, the substance responsible for the pungency of chilies, affects gut retention time of seeds in primary dispersers. Capsaicin slowed gut passage of seeds but did so in a manner that differed greatly between bird species because the constipative effects of capsaicin occurred only after an 80-minute time lag. Elaenias in Bolivia held only 6% of C. chacoense seeds for > 80 minutes, whereas thrashers in Arizona held 78% of C. annuum seeds for > 80 minutes. Next we examined the effects of retention time on seed viability and germination. Increased retention resulted in a greater proportion of seeds germinating in C. annuum, had no effects on non-pungent C. chacoense, and had negative effects on pungent C. chacoense. These divergent effects are explained by differences in seed coat morphology: seed coats of pungent C. chacoense are 10-12% thinner than those of the other two types of seeds. Thus, longer retention times damaged seeds with the thinnest seed coats. In C. annuum, seed viability remained high regardless of retention time, but germination increased with retention, suggesting a role for scarification. Thus, in C. annuum, fruit chemistry appears well matched with seed morphology and disperser physiology: capsaicin extends gut retention for most seeds, resulting in greater seed scarification and higher germination rates. Increased retention of pungent C. chacoense seeds is detrimental, but because the primary consumers have short retention times, capsaicin slows only a small proportion of seeds, minimizing negative effects. These results illustrate the importance of context in studies of fruit secondary metabolites. The same chemical can have different impacts on plant fitness depending on its morphological, physiological, and ecological context.