Кореневі фітонциди при взаємодії рослин із рослинами II Фітонциди кореня змінюють хімію коренів та

Ключова лабораторія екології водних рослин і вододілів, Ботанічний сад Ухані, Китайська академія наук, Ухань, Китай

Інститут рослинництва Бернського університету, Берн, Швейцарія

Листування

Вей Хуан, ключова лабораторія екології водних рослин і вододілів, Ботанічний сад Ухані, Китайська академія наук, Ухань 430074, Китай.

Маттіас Ерб, Інститут рослинництва Бернського університету, Альтенбергрейн 21, Берн 3013, Швейцарія.

Інститут рослинництва Бернського університету, Берн, Швейцарія

Листування

Маттіас Ерб, Інститут рослинництва Бернського університету, Альтенбергрейн 21, Берн 3013, Швейцарія.

Інститут рослинництва Бернського університету, Берн, Швейцарія

Листування

Маттіас Ерб, Інститут рослинництва Бернського університету, Altenbergrain 21, Берн 3013, Швейцарія.

Інститут рослинництва Бернського університету, Берн, Швейцарія

Листування

Маттіас Ерб, Інститут рослинництва Бернського університету, Altenbergrain 21, Берн 3013, Швейцарія.

Анотація

1. ВСТУП

Рослини виділяють різноманітні леткі органічні сполуки (ЛОС), які можуть впливати на поведінку та продуктивність інших організмів. Наприклад, ЛОС, індуковані рослиноїдною рослиною, можуть підвищити захист і стійкість сусідніх рослин (Arimura et al., 2000; Engelberth, Alborn, Schmelz, & Tumlinson, 2004; Erb et al., 2015; Frost, Mescher, Carlson, & De Moraes, 2008; Karban, Yang, & Edwards, 2014; Pearse, Hughes, Shiojiri, Ishizaki, & Karban, 2013; Sugimoto et al., 2014). Оскільки користь для емітерної установки незрозуміла, це явище зазвичай розглядається як форма "прослуховування" приймачем, а не як форма зв'язку (Heil & Karban, 2010). З точки зору емітерної установки, виглядає вигідним використання ЛОС для придушення, а не посилення захисних сил у сусідів (Heil & Karban, 2010). Однак мало відомо про здатність ЛОС придушувати захисні сили та підвищувати рівень атаки рослиноїдних тварин на сусідніх рослинах. Було виявлено, що рослини брокколі отримують більше яйцекладки алмазними молями після впливу ЛОС від пошкоджених видів (Li & Blande, 2015). Крім того, вплив ЛОС від пошкоджених сусідів збільшує збиткові рослини пошкодження дружин (Achyrachaena mollis) і Чарлок (Sinapis arvensis) (Pearse et al., 2012). Нарешті, вплив летких зелених листків (ГЛВ) пригнічує кілька генів, пов’язаних із захистом, у тютюні койотів (Нікотіана аттенюата; Paschold, Halitschke, & Baldwin, 2006). Очевидно, що здатність ЛОС придушувати, а не викликати захисні сили, вимагає більшої уваги, щоб зрозуміти, як ЛОС впливають на взаємодію рослин і рослиноїдних тварин сусідніх рослин (Erb, 2018a).

Більшість досліджень щодо впливу ЛОС на сусідні рослини були зосереджені на філосфері. Однак рослини також виділяють значну кількість ЛОС у ризосферу, що може вплинути на захист рослин та взаємодію рослин і рослиноїдних тварин (Delory, Delaplace, Fauconnier, and du Jardin, 2016). Кореневі хімічні речовини, включаючи ЛОС, можуть впливати на проростання та ріст сусідніх рослин (Ens, Bremner, French, & Korth, 2009; Jassbi, Zamanizadehnajari, & Baldwin, 2010), а також на поведінку та продуктивність рослиноїдних (Hu, Mateo, et al. ., 2018; Robert, Erb, et al., 2012; Robert, Veyrat, et al., 2012). Тому розумно припустити, що ЛОС коренів також може впливати на взаємодію рослин і рослиноїдних тварин сусідніх рослин. Показано, що ексудати коренів та міцеліальні мережі змінюють захисні сили рослин та взаємодіють рослиноїдних тварин у сусідніх рослинах (Babikova et al., 2013; Dicke & Dijkman, 2001), але конкретна роль ЛОС коріння у взаємодії рослин і рослин кращі з наших знань, не розглядались (Delory et al., 2016).

2 МЕТОДИ І МАТЕРІАЛИ

2.1 Система навчання

Система навчання складалася Т. лікарський засіб (Генотип A34) як рослина-приймач, C.. стоебе як завод емітерів і М. мелолонта як рослиноїдна рослина Т. лікарський засіб. Т. лікарський засіб насіння отримували з вирощуваних в теплицях рослин А34. C.. стоебе L. (диплоїдне) насіння було отримано від комерційного постачальника (UFA ‐ SAMEN, Вінтертур, Швейцарія). М. мелолонта личинки були зібрані з двору яблунь у місті Сіон, Швейцарія (46,21 ° пн.ш., 7,38 ° в.д.). Личинок вирощували на скибочках моркви в контрольованих умовах (12 ° C, вологість 60% і постійна темрява) протягом декількох тижнів до початку експериментів.

2.2 Вплив C.. стоебе кореневі ЛОС про взаємодію між Т. лікарський засіб і М. мелолонта

2.3 Аналіз кореневих профілів ЛОС у зазорі

2.4 Внесок (Е) -β‐Каріофілен взаємодія рослина – рослина

(Е) -β‐Каріофілен - один з основних сесквітерпенів, що виділяються C.. стоебе коріння і продукується експресованою корінням терпенсинтазою CsTPS4 (Gfeller et al., 2019). Щоб перевірити, чи (Е) -β‐Каріофілену достатньо, щоб врахувати посилений ріст М. мелолонта на Т. лікарський засіб рослин, ми визначили концентрацію (Е) -β‐Каріофілен у повітряному проміжку між ризосферою р C.. стоебе і Т. лікарський засіб (див. вище), а потім використовували відповідні синтетичні дози для дослідження його впливу на взаємодію між ними Т. лікарський засіб і М. мелолонта. Схематичне креслення установки показано на малюнку 4а.

Щоб перевірити, чи можемо ми імітувати (Е) -β‐Каріофілен вивільнення C.. стоебе з дозатором, що містить синтетичний (Е) -β‐Каріофілен, ми виміряли (Е) -β‐Каріофілен у повітряному проміжку Т. лікарський засіб рослини, що ростуть с C.. стоебе або Т. лікарський засіб рослини, що ростуть без C.. стоебе але з (Е) -βДозатор каріофілену у повітряному проміжку ( = 16). Обидва види рослин мали вік 7 тижнів. Диспенсери були сконструйовані із скляних флаконів об'ємом 1,5 мл (VWR), які проколювали 1-мкл мікропіпеткою (Drummond) і закупорювали парафільмом (Bemis). Дозатори наповнювали 100 мкл (Е) ‐Β ‐ каріофілен (˃98,5%, ГХ, Sigma-Aldrich). Цей пристрій дозволяв постійно випускати (Е) -β‐Каріофілен. Через два дні після додавання дозаторів, (Е) -βКонцентрації -каріофілену визначали за допомогою SPME-GC-MS, як описано вище, в результаті чого отримували вісім біологічних повторностей (дві об'єднані установки на одну копію).