Tanaman mampu melihat pheromon serangga • Varvara Vedenina • Berita Sains mengenai "Unsur" • Biokimia, Entomologi, Botani

Tumbuhan dapat melihat pheromone serangga

Rajah. 1. Pied Flies Male Eurosta solidaginis pada lembaran emas yang paling tinggi Solidago altissima (A) dan tumbuh-tumbuhan goldenrod dengan galls, disebabkan oleh aktiviti penting larva lalat (B). Gambar dari artikel dibincangkan diPNAS

Para saintis Amerika menemui keupayaan tumbuhan yang menakjubkan untuk mengharamkan serangga yang duduk di atas tumbuhan ini. Mereka menunjukkan bahawa goldenrod (tumbuhan dari keluarga Compositae) melihat pheromone lalat bersayap lelaki untuk mempersiapkan dan "melawan" wanita betina bersayap betina, yang akan bertelur ke dalam tumbuhan. Oleh itu, wanita yang tiba di feromon suka bertelur di tumbuh-tumbuhan lain.

Hakikat bahawa tumbuh-tumbuhan mula mengeluarkan bahan-bahan tertentu apabila mereka diserang oleh perosak diketahui saintis untuk masa yang agak lama. Kualiti ini digunakan dengan mudah oleh parasitoid (serangga lain yang bertelur di dalam serangga perosak tumbuhan ini), yang tertarik dengan bau ini (lihat, contohnya, De Moraes et al., 1998). Tumbuhan herbivore terpilih menarik parasitoid). Peruntukan bau tertentu tidak hanya memberi manfaat kepada tumbuhan (perosak dijangkiti parasitoid dan mati), tetapi juga parasitoid sendiri (tidak perlu membuang masa mencari mangsa). Tidak lama dahulu ia mendapati bahawa tumbuh-tumbuhan sendiri juga boleh mencium.Sebagai contoh, tumbuhan kumbang parasit tumbuh ke arah kilang tuan rumah di sepanjang kecerunan bau yang dipancarkan oleh tumbuhan ini. Tumbuhan, nampaknya, juga boleh merasakan bau yang dipancarkan oleh tumbuh-tumbuhan lain yang berdekatan apabila tisu mereka rosak. Bagaimana tumbuhan melakukan ini masih misteri.

Ahli biologi Amerika dari University of Pennsylvania melakukan kajian yang menunjukkan satu lagi contoh keupayaan tumbuhan untuk merasakan bau. Mereka menyiasat hubungan antara goldenrod itu Solidago altissima dan terbang berbilang warna Eurosta solidaginismeletakkan telur dalam tisu tumbuhan. Fly larva menyebabkan ubah bentuk tisu tumbuhan dan pembentukan sfera sfera (Rajah 1). Kilang itu tidak mati dari ini, tetapi kentut melemahkannya – membawa kepada pertumbuhan yang lebih perlahan dan mengurangkan bilangan biji benih. Lalat lalat E. solidaginisduduk di atas tumbuhan goldenrod menarik wanita, memancarkan feromon tertentu. Harus diingat bahawa umur armada berlubang agak pendek; dalam keadaan dewasa, mereka praktikal tidak makan, dan tugas utama mereka adalah untuk mengawan dan meninggalkan keturunan.Oleh itu, lelaki dewasa hanya terlibat dalam memancarkan feromon dan menjaga wanita. Selepas mengawan, betina hampir meletakkan telur mereka, sering di tumbuhan yang sama di mana kawin berlaku. Penulis mencadangkan bahawa pheromone yang disekresi oleh lelaki juga dilihat oleh tumbuhan, hasilnya reaksi pelindung dicetuskan dan tumbuhan menjadi kurang terdedah kepada perosak serangga.

Untuk menguji hipotesis yang seolah-olah seolah-olah hebat ini, para penulis meletakkan armada lelaki berikat di daun emas dan ditutup dengan beg mesh supaya mereka tidak akan terbang. Laki-laki disimpan di atas goldenrod selama tiga hari, selepas itu mereka menganggap jejak telur meletakkan (penulis dapat menentukan lokasi tusukan dengan meletakkan telur serangga lisianthorn) selama sebulan. Kawalan eksperimen juga dilakukan: dalam satu kes, seorang wanita telah diadakan pada satu lembar goldenrod di bawah skrin. E. solidaginis, dalam kes lain, seekor kening Musca domesticadan dalam kes ketiga tiada siapa yang dipenjarakan di bawah jaring.

Ternyata pada tumbuhan-tumbuhan di mana jantan dengan krylok berwarna disimpan, terdapat hampir 4 kali lebih sedikit jejak telur daripada pada tanaman dalam eksperimen kawalan (Rajah 2A). Itulah wanita E. solidaginis mengelakkan meletakkan telur pada tumbuhan di mana jantan mereka duduk. Di samping itu, diketahui bahawa sebelum meletakkan telur, wanita memeriksa "kualiti" substrat, mengunyah pucuk dan meninggalkan kotoran di kilang. Jadi, ternyata jejak ini kurang pada tumbuhan di mana lelaki sedang duduk E. solidaginis (Rajah 2B). Ternyata tumbuhan ini ternyata "dimanjakan" dari sudut pandangan betina.

Rajah. 2 A – intensiti telur yang diletakkan oleh wanita E. solidaginis untuk pucuk goldenrod S. altissima menurun hampir 4 kali selepas lelakibar hijau) pada pucuk yang sama menarik betina, mengeluarkan pheromone; Tiga tiang yang lain sesuai dengan kekerapan telur yang diletakkan pada pucuk goldenrod dalam tiga kumpulan kawalan. B – jumlah daun yang dikunyah wanita goldenrod dari armada berlubang juga duduk di atas daun ini (bar hijauberbanding dengan kumpulan kawalan. Gambar dari artikel dibincangkan di PNAS

Jika siri eksperimen di atas dijalankan di lapangan, maka eksperimen berikutnya dilakukan di makmal. Goldenrod S. altissima suka sejenis serangga – kumbang daun Trirhabda virgata. Terdahulu, terdapat hubungan negatif antara armada berbuih dan kumbang daun, menunjukkan bahawa goldenrod, yang rosak oleh kumbang daun, kurang berkemungkinan dijangkiti dengan armada berbatu, dan sebaliknya.Dalam eksperimen makmal, goldenrod diletakkan selama 24 jam pada lelaki yang berwarna terbang, selepas itu kumbang daun juga ditanam selama 24 jam. Dalam kes ini, kumbang merosakkan tisu tumbuhan kira-kira dua kali kurang daripada di dalam kawalan (Gambarajah 3B). Untuk mengesahkan bahawa ia adalah pheromones yang dirembeskan oleh lalat, dan tidak beberapa aktiviti musky lain, ia adalah punca yang penulis merawat daun goldenrod dengan ekstrak feromon musky. Hasilnya ternyata sama: kumbang daun tidak benar-benar menyukai daun goldenrod, dirawat dengan pheromone lembap (Rajah 3C). Tetapi apabila tumbuhan dirawat dengan pheromone rama-rama Striacosta albicosta, perosak jagung dan kacang, kumbang sangat rela makan daun goldenrod, serta dalam kawalan (Gambarajah 3E).

Rajah. 3 Aktiviti makan daun goldenrod S. altissima kumbang daun T. virgata. A – Kumbang dewasa. B – jumlah tisu daun yang dimakan oleh kumbang dewasa dalam kawalan (bar biru) dan selepas lelaki pheromones yang dipahat-terbangbar hijau). C – jumlah tisu daun yang dimakan oleh kumbang dewasa dalam kawalan dan selepas rawatan goldenrod dengan pheromone piedmont. D – Kumbang larva. E – jumlah tisu daun yang dimakan oleh larva kumbang dalam kawalan (bar biru), selepas lelaki berputar-terbang pheromones yang dipancarkan (bar hijau) dan selepas rawatan pheromone rama-rama goldenrod S. albicosta (bar kuning). Gambar dari artikel dibincangkan di PNAS

Telah diketahui bahawa reaksi pelindung tumbuhan dinyatakan dalam peningkatan sintesis asam phytohormone tertentu. Phytohormone ini mengawal ungkapan gen yang terlibat dalam penyembuhan kerosakan yang berlaku apabila mereka dimakan oleh herbivora. Penulis mengukur tahap asid jasmonik di dalam tumbuhan selepas rawatan dengan pheromone lelaki bertali-terbang dan selepas menanam kumbang daun di kilang. Tahap ini sangat kecil selepas rawatan dengan pheromone dan sebanding dengan kawalan, tetapi meningkat selepas kumbang makan tumbuhan. Pada masa yang sama, dalam kawalan (iaitu, dalam tumbuhan yang tidak dirawat dengan pheromone pteromonk), paras asid ini meningkat kira-kira 5 kali, sedangkan dalam tumbuhan yang dirawat dengan pheromone ia meningkat 40 kali (Rajah 4).

Rajah. 4 Tahap asid jasmonik di daun goldenrod adalah agak rendah selepas rawatan dengan pteromone dari bugle pied dan sebanding dengan kawalan (sepasang pos kiri). Selepas kumbang daun makan daun ini selama 6 jam, tahap asid jasmonik meningkat dalam kedua-dua kes,tetapi ia jauh lebih tinggi dalam kes daun dirawat dengan pheromone (bar hijau). Gambar dari artikel dibincangkan di PNAS

Oleh itu, penulis menunjukkan bahawa rawatan dengan pheromone jantan yang berlumba-lumba meningkatkan tindak balas defensif dari goldenrod terhadap serangan dua hama tertentu – kumbang yang terbang dan kumbang daun yang sama. Piedstratus betina kurang ketara meletakkan telur di dalam tumbuhan ini, dan dalam kajian terdahulu, menunjukkan bahawa mortalitas larva pada peringkat awal juga lebih tinggi di galls dari tumbuhan di mana jantan duduk, menarik betina. Kumbang daun (kedua-dua larva dan kumbang dewasa) kurang aktif memakan daun goldenrod, di mana lelaki bersayap berlutut duduk sebelum. Penulis percaya bahawa dalam kes ini, kesan yang dipanggil keutamaan, atau penyebaran, dicetuskan, apabila pengaktifan satu proses bermula yang lain, tetapi dikaitkan dengan proses pertama. Hakikat bahawa tahap asid jasmonik tidak meningkat dengan serta-merta selepas rawatan goldenrod dengan pheromone piedmont, tetapi sebagai tindak balas kepada kerosakan berikutnya (Rajah 4) mengesahkan hipotesis ini. Priming pelindung pada tumbuhan sebelum ini ditunjukkan sebagai tindak balas kepada serangga yang berlari melalui daun, serta sebagai tindak balas kepada pecah trichomes (rambut hadir pada organ tumbuhan yang berbeza) oleh serangga yang sama.Tetapi di sini penyebuan sebagai tindak balas terhadap persepsi tumbuhan bau perosak itu telah ditunjukkan buat kali pertama dalam kerja yang dibincangkan.

Para penulis membincangkan tafsiran lain yang mungkin mengenai hasilnya. Sebagai contoh, boleh diandaikan bahawa lelaki pheromone yang memancarkan armada pied mengeluarkan beberapa bahan yang tidak menentu pada permukaan daun atau batang emas. Tetapi penulis tidak akan menerima peningkatan dalam tahap asid jasmonik sebagai tindak balas terhadap rawatan goldenrod dengan ekstrak pheromone apabila lelaki itu sendiri tidak duduk di atas tumbuhan.

Perlu diperhatikan bahawa apabila goldenrod dirawat dengan pheromone rama-rama S. albicosta (hama jagung dan kacang), ini tidak menjejaskan aktiviti makan tumbuhan oleh kumbang daun (Rajah 3E). Di samping itu, apabila piedrakleki lelaki ditanam pada tumbuhan jagung, dan selepas mereka menanam ulat rama-rama Heliothis virescensyang tidak pakar dalam jagung dan makan banyak perkara lain, ulat ulat makan jagung secara aktif seperti biasa. Oleh itu, kerja-kerja menyusun dalam kes pasangan emas-emas – pakar serangga dan tidak berfungsi dalam hal serangga yang tidak mengkhususkan diri dalam tumbuhan ini atau adalah polyphage.

Penulis percaya bahawa pengiktirafan bau serangga oleh tumbuhan boleh menjadi biasa. Pada pendapat mereka, kemungkinan besar terdapat sifat-sifat ini dalam sistem "pakar serangga tumbuhan", kerana polyphages serangga tidak begitu terikat dengan jenis tumbuhan tertentu, dan oleh itu tumbuhan tidak semestinya perlu mengembangkan sifat perlindungan. Juga, menurut pengarang, calon yang paling mungkin untuk bau isyarat perosak boleh menjadi pheromone, kerana kerapangan pacaran dan telur berlalunya berlaku di satu tempat.

Ia tetap untuk menyelesaikan masalah "kecil": mengetahui bagaimana tumbuhan melihat bau …

Sumber: Anjel M. Helms, Consuelo M. De Moraes, John F. Tooker, Mark C. Mescher. Pendedahan tumbuhan solidago altissima kepada pelepasan antagonis (Eurosta solidaginis) ramuan herbivori // Prosiding Akademi Sains Kebangsaan. 2013. V. 110 (1). P. 199-204.

Varvara Vedenina


Informnauka


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: