Группа исследователей изучает вопрос, меняется ли естественная химическая защита растений, когда они обосновываются в новых географических регионах, и получила некоторые ценные данные на примере подорожника.
Лекарственный ланцетный, или ланцетолистный, подорожник (Plangato lanceolata) хорошо известен многим благодаря фармацевтическому использованию. С древних времен подорожник применяли в народной медицине в качестве противовоспалительного средства, а сегодня его экстракты входят в сиропы от кашля. Это растение также является примером успешной колонизации новых мест обитания по всему миру, и его можно охарактеризовать как растение-космополит. Хотя его первоначальный ареал подорожника был ограничен Европой и Западной Азией, растение мигрировало или было завезено в другие регионы и успешно прижилось во многих странах мира.
Виды подвергаются воздействию различных факторов окружающей среды при колонизации новых мест обитания. Существуют различные теории относительно того, как некоторым видам растений удается колонизировать новые регионы. Одно из предположений состоит в том, что чужеродные виды могут быть менее подвержены воздействию травоядных насекомых и вредителей, чем в их естественном ареале. Это также означает, что им приходится меньше защищаться и они могут инвестировать больше ресурсов в рост. В результате они становятся более конкурентоспособными.
Другая теория состоит в том, что интродуцированные виды могут образовывать новую химическую защиту. Есть некоторые доказательства этих теорий, но в целом лишь немногие исследования явно подтверждают их.
Команда исследователей, которую возглавили Сибилла Унсикер из Кильского университета, бывший руководитель группы Института химической экологии Макса Планка (MPI) в Йене, и Кристиан Рошер (Центр экологических исследований (UFZ), Немецкий центр интегративного биоразнообразия), провели эксперименты с подорожником. Цель – выяснить, отличаются ли рост и химическая защита популяций подорожника из исходной области распространения от популяций из новых регионов.
Подорожник ланцетовидный уже стал предметом ряда экологических исследований, и основные соединения химической защиты хорошо охарактеризованы.
«При поддержке ученых со всего мира нам удалось собрать десять популяций подорожника из Европы, первоначального ареала распространения, и еще девять интродуцированных популяций с разных континентов. Мы вырастили все популяции в одинаковых условиях в теплице и измерили параметры роста», — говорит докторант-исследователь и первый автор статьи, опубликованной в журнале Functional Ecology, Памела Медина ван Беркум из Института химической экологии.
На растения помещали гусениц египетской хлопковой совки Spodoptera littoralis, которые не приспособлены к подорожнику и питаются многими различными растениями, для измерения накопления защитных метаболитов и выделения запахов до и после кормления.
«Учитывая климатические факторы географического происхождения семян, нам удалось показать, что интродуцированные популяции характеризовались увеличением соединений химической защиты без образования меньшего количества биомассы при нападении гусениц. Концентрации иридоидных гликозидов и вербаскозида, наиболее важных защитных метаболитов подорожника против травоядных, было выше в интродуцированных популяциях, чем в местных популяциях», - говорит соавтор Эрик Шмёкель из MPI химической экологии.
Однако в то же время интродуцированные популяции показали несколько больший ущерб от питания, и гусеницы потребляли больше биомассы. Кроме того, интродуцированные популяции показали большее количество и большее разнообразие запахов, выделяемых после повреждения кормом. Интересно, что накопление летучих соединений как в интродуцированных, так и в аборигенных популяциях зависело от климатических условий и увеличивалось с понижением температуры.
Эти результаты не совсем согласуются с широко распространенными теориями о том, что интродуцированная популяция растений должна вкладывать меньше средств в оборону, чем аборигенная.
Кристиан Рошер интерпретирует результаты следующим образом: «Возможно, это правда, что растения избежали своих естественных врагов, но они также могут столкнуться с новыми врагами в своем новом географическом ареале. Кроме того, химическая защита может быть важна для борьбы с климатическими условиями и стрессами от засухи или засоления почвы».
Это исследование дает первоначальное представление о том, почему подорожник так распространен во всем мире.
Источник: Max Planck Society. Автор: Анджела Овермейер. На фото вы видите коллекцию запахов (ЛОС). Фото: Сибилла Унсикер, Институт химической экологии Макса Планка.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
