Plant Defenses Against Herbivores
Planten verdedigen zich tegen herbivoren met mechanische verwonding, barrières, secundaire metabolieten, en het aantrekken van parasitoïden.
Leerdoelen
Bepaal de verdedigingsreacties van planten tegen herbivoren
Key Takeaways
Key Points
- Vele planten hebben ondoordringbare barrières, zoals schors en wasachtige cuticula, of aanpassingen, zoals doornen en stekels, om hen tegen herbivoren te beschermen.
- Als herbivoren de barrières van een plant doorbreken, kan de plant reageren met secundaire metabolieten, die vaak toxische verbindingen zijn, zoals glycolcyanide, die de herbivoor kunnen schaden.
- Wanneer aangevallen door een roofdier, geeft beschadigd plantenweefsel jasmonaathormonen af die het vrijkomen van vluchtige verbindingen bevorderen, waardoor parasitoïden worden aangetrokken, die de roofdieren als gastheerinsecten gebruiken en uiteindelijk doden.
Verdedigingsreacties tegen herbivoren
Herbivoren, zowel grote als kleine, gebruiken planten als voedsel en kauwen ze actief. Planten hebben een verscheidenheid aan strategieën ontwikkeld om aanvallers te ontmoedigen of te doden.
Mechanische afweer
De eerste verdedigingslinie bij planten is een intacte en ondoordringbare barrière die bestaat uit schors en een wasachtige cuticula. Beide beschermen planten tegen herbivoren. Andere aanpassingen tegen planteneters zijn harde schalen, doornen (gemodificeerde takken), en stekels (gemodificeerde bladeren). Zij schrikken dieren af door fysieke schade aan te richten of door uitslag en allergische reacties te veroorzaken. Sommige Acacia boomsoorten hebben mutualistische relaties ontwikkeld met mierenkolonies: ze bieden de mieren onderdak in hun holle doorns in ruil voor de mieren die de bladeren van de boom verdedigen.
Acacia collinsii: De grote doornvormige stengels van Acacia collinsii zijn hol en bieden onderdak aan mieren, die op hun beurt de plant beschermen tegen planteneters.
Gemodificeerde bladeren op een cactus: De stekels op cactusplanten zijn gemodificeerde bladeren die fungeren als een mechanische verdediging tegen roofdieren.
Chemische afweer
De uitwendige bescherming van een plant kan worden aangetast door mechanische schade, die een ingangspunt kan vormen voor ziekteverwekkers. Als de eerste verdedigingslinie wordt doorbroken, moet de plant zijn toevlucht nemen tot een andere reeks verdedigingsmechanismen, zoals toxinen en enzymen. Secundaire metabolieten zijn verbindingen die niet rechtstreeks van de fotosynthese afkomstig zijn en niet noodzakelijk zijn voor de ademhaling of de groei en ontwikkeling van de plant.
Veel metabolieten zijn giftig en kunnen zelfs dodelijk zijn voor dieren die ze opnemen. Sommige metabolieten zijn alkaloïden, die roofdieren afschrikken met schadelijke geuren (zoals de vluchtige oliën van munt en salie) of afstotende smaken (zoals de bittere smaak van kinine). Andere alkaloïden beïnvloeden planteneters door buitensporige stimulatie (cafeïne is een voorbeeld) of de met opioïden geassocieerde lethargie. Sommige verbindingen worden pas giftig na inname; zo geeft glycolcyanide in de cassavewortel pas cyanide vrij bij inname door de herbivoor. Vingerhoedskruid produceert verscheidene dodelijke chemicaliën, namelijk hart- en steroïdale glycosiden. Inslikken kan misselijkheid, braken, hallucinaties, stuiptrekkingen of de dood veroorzaken.
Vossenhandschoenen: Vingerhoedskruid produceert verschillende dodelijke chemische stoffen, namelijk hart- en steroïdale glycosiden. Inslikken kan misselijkheid, braken, hallucinaties, stuiptrekkingen of de dood veroorzaken.
Timing
Mechanische verwondingen en aanvallen van roofdieren activeren afweer- en beschermingsmechanismen in het beschadigde weefsel en veroorzaken langeafstandssignalen of activering van afweer- en beschermingsmechanismen op plaatsen die verder van de verwondingsplaats liggen. Sommige afweerreacties treden binnen enkele minuten op, terwijl andere meerdere uren in beslag kunnen nemen. Bovendien wordt door langeafstandssignalering een systemische reactie opgewekt om predatoren af te schrikken. Als weefsel beschadigd is, kunnen jasmonaten de synthese bevorderen van verbindingen die giftig zijn voor predatoren. Jasmonaten wekken ook de synthese op van vluchtige verbindingen die parasitoïden aantrekken: insecten die hun ontwikkelingsstadia in of op een ander insect doorbrengen en uiteindelijk hun gastheer doden. De plant kan abscissie van gewond weefsel activeren als het onherstelbaar beschadigd is.