مطالعه جبران بیش از حد در فعل و انفعالات گیاه بیابانی و سرخرطومی را نشان می دهد

ویرایش شده توسط گابی کلارک، بررسی توسط اندرو زینین

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور Zhang Yuanming از موسسه اکولوژی و جغرافیای سین کیانگ (XIEG) آکادمی علوم چین نشان داده است که نتایج فعل و انفعالات گیاه بیابانی و گیاهخوار به شدت وابسته به زمینه است. این مقاله در مجله Plant, Cell & Environment منتشر شده است.

فعل و انفعالات گیاه و گیاهخوار معمولا متضاد هستند: گیاهخواران به بافت های گیاه آسیب می رسانند و اغلب رشد و تولیدمثل گیاه را کاهش می دهند. اما گیاهان همیشه از گیاه خواری رنج نمی برند. پاسخ‌های آنها می‌تواند از جبران کم تا جبران دقیق، که در آن گیاهان مورد حمله در نهایت به سطوحی مشابه گیاهان حمله نشده بهبود می‌یابند، و تا جبران بیش از حد، که در آن گیاهان مورد حمله رشد یا تولیدمثل بالاتری را نشان می‌دهند.

برای گیاهان زودگذر بیابانی، که دوره رشد کوتاهی دارند و از منابع متمرکز در پالس رطوبت بهار استفاده می‌کنند، مشخص نیست که این واکنش‌های کمتر معمولی در مزرعه چقدر اتفاق می‌افتند و چه معنایی برای عملکرد اکولوژیکی گیاهان دارند.

برای پاسخ به این سوال، محققان یک مطالعه مقایسه ای از گیاهان آلوده به آلودگی طبیعی و غیرآلوده از بیابان یکساله زودگذر Strigosella scorpioides و شپشک ساقه خوار آن Lixus ochraceus در صحرای Gurbantunggut انجام دادند.

محققان گیاهان را قبل از ظاهر شدن اسکارهای تخمگذاری سرخرطومی علامت گذاری کردند، سپس ویژگی های رشد و تولیدمثلی را در مراحل مختلف رشد مقایسه کردند. آنها همچنین تجزیه و تحلیل فیتوشیمیایی، سنجش بویایی سنج Y-tube و آزمایش های جوانه زنی بذر را برای بررسی چگونگی تأثیر متقابل گیاه و حشره بر گیاهان و حشرات تحت گیاه خواری با شدت کم انجام دادند.

در مرحله اول نمونه‌برداری پس از تخم‌گذاری سرخرطومی، تفاوت معنی‌داری بین گیاهان آلوده به آلودگی طبیعی و گیاهان غیرآلوده در صفات مورفولوژیکی و زیست توده اندازه‌گیری شده مشاهده نشد. با این حال، در مراحل بعدی رشد، تفاوت در رشد و تولید مثل به تدریج ظاهر شد. در اوج رشد، زیست توده کل گیاهان آلوده به طبیعت حدود 2.2 برابر گیاهان غیر آلوده و تعداد میوه آنها حدود 2.1 برابر بیشتر بود.

این الگوی وابسته به مرحله نشان می‌دهد که، تحت یک بار گیاه‌خوار کم (معمولا فقط یک سرخرطومی در هر بوته رشد می‌کند)، اشغال سرخرطومی می‌تواند با رشد و تولیدمثل بالاتر مرحله آخر گیاه میزبان، مطابق با جبران بیش از حد، وجود داشته باشد.

محققان همچنین تفاوت‌های واضحی را در پروفایل‌های شیمیایی گیاهان آلوده به طبیعت و گیاهان غیر آلوده دریافتند. گیاهان آلوده به طور طبیعی غلظت کمتری از سه گلوکوزینولات شناسایی شده و فراوانی نسبی بنزیل ایزوتیوسیانات (BITC) در بین مواد فرار داشتند. در مقابل، آنها محتوای بنزآلدئید بالاتر در بافت های خود و فراوانی نسبی بالاتری از بنزآلدئید در میان مواد فرار داشتند.

سنجش بویایی سنج لوله Y نشان داد که پاسخ جهت گیری سرخرطومی ماده به دو ماده فرار به شدت به غلظت آنها بستگی دارد. هنگامی که این دو بو به طور مستقیم در غلظت کم یکسان مقایسه شدند، سرخرطومی های پاسخگو به وضوح BITC را ترجیح دادند. اما با افزایش غلظت، زنان شروع به اجتناب از BITC و بنزآلدئید کردند. بنزآلدئید قوی ترین اثر دافع را در غلظت های بالا ایجاد کرد.

به گفته محققان، این نتایج نشان می دهد که BITC ممکن است بیشتر در شناسایی میزبان و جذب نسبی نقش داشته باشد، در حالی که بنزآلدئید ممکن است به عنوان یک دافع در غلظت های بالاتر عمل کند. ترکیب BITC پایین تر و بنزآلدئید بالاتر در گیاهان آلوده به طور بالقوه می تواند نحوه تشخیص و انتخاب گیاهان ماده را که از قبل اشغال کرده اند را تغییر دهد و در نتیجه احتمال تخم گذاری مکرر و رقابت لاروی را کاهش دهد.

بعلاوه، دو بذر در شرایط دمایی مختلف از نظر جوانه زنی متفاوت بودند، به طوری که تعداد زیادی از گیاهان آلوده به طور طبیعی در برخی شرایط میانگین جوانه زنی بالاتری را نشان دادند. به طور کلی، الگوی جبران بیش از حد رشد و تولید مثل همراه با تفاوت در فنوتیپ شیمیایی و پاسخ های رفتاری حشرات رخ داده است.

این مطالعه نشان می‌دهد که در طول پالس کوتاه منبع بهار، بار کم گیاه‌خوار، مرحله رشد گیاه و استراتژی تحمل میزبان ممکن است با هم بر نتایج تعامل تأثیر بگذارند. این شواهد میدانی جدیدی برای تحمل گیاهخواری و جبران بیش از حد در گیاهان زودگذر بیابانی ارائه می دهد و درک چگونگی شکل دادن به تعاملات گیاه و گیاهخوار را در محیط های شدید عمیق تر می کند.

در کار آینده، این تیم از هجوم آزمایشی کنترل شده و مشاهدات چند ساله و چند سایتی برای آزمایش بیشتر علیت و عمومیت این ارتباط ها استفاده خواهد کرد. آنها همچنین تحقیق را به اکتساب و تخصیص منابع ریشه، فرآیندهای ریزوسفر و پاسخ های هماهنگ بالا و زیرزمینی گسترش خواهند داد.

محققان همچنین قصد دارند از رویکردهای transcriptomic و متابولومیک برای حل اساس فیزیولوژیکی و مولکولی جبران بیش از حد و تغییرات در سیگنال‌های فرار و آزمایش بیشتر اثرات آنها بر انتخاب میزبان، تخم‌گذاری مکرر و تناسب گیاهان و سرخرطومی‌ها استفاده کنند.

لان ژانگ و همکاران، شواهدی برای یک تعامل بالقوه تسهیل‌کننده بین سرخرطومی لیکسوس ochraceus ساقه‌ای خسته‌کننده و بیابانی زودگذر Strigosella scorpioides، گیاه، سلول و محیط (2026). DOI: 10.1111/pce.70909

کارشناسی ارشد زبان انگلیسی، ویرایشگر کپی از سال 2021 با تجربه در آموزش عالی و محتوای بهداشتی. تقدیم به اخبار معتبر علمی. نمایه کامل →

فوق لیسانس فیزیک با تجربه تحقیق. علاقه مندان به اخبار علمی طولانی مدت. نقش کلیدی در موفقیت سرمقاله Science X ایفا می کند. نمایه کامل →