Obrona roślin przed roślinożercami
Rośliny bronią się przed roślinożercami za pomocą mechanicznych ran, barier, wtórnych metabolitów i przyciągania parazytoidów.
Learning Objectives
Identify plant defense responses to herbivores
Key Takeaways
Key Points
- Many plants have impenetrable barriers, such as bark and waxy cuticles, or adaptations, such as thorns and spines, to protect them from herbivores.
- Jeśli roślinożercy naruszają bariery roślin, roślina może reagować metabolitami wtórnymi, które często są związkami toksycznymi, takimi jak cyjanek glikolu, które mogą zaszkodzić roślinożercy.
- Po zaatakowaniu przez drapieżnika, uszkodzona tkanka roślinna uwalnia hormony jasmonianu, które promują uwalnianie lotnych związków, przyciągając parazytoidy, które używają i ostatecznie zabijają drapieżniki jako owady żywiciele.
Obrona przed roślinożercami
Odkrywcy, zarówno duzi jak i mali, używają roślin jako pożywienia i aktywnie je żują. Rośliny rozwinęły różne strategie, aby zniechęcić lub zabić napastników.
Obrona mechaniczna
Pierwszą linią obrony u roślin jest nienaruszona i nieprzenikniona bariera złożona z kory i woskowej kutykuli. Obie chronią rośliny przed roślinożercami. Inne adaptacje przeciwko roślinożercom obejmują twarde skorupy, ciernie (zmodyfikowane gałęzie) i kolce (zmodyfikowane liście). Odstraszają one zwierzęta poprzez powodowanie uszkodzeń fizycznych lub wywoływanie wysypki i reakcji alergicznych. Niektóre gatunki drzew akacjowych wykształciły mutualistyczne relacje z koloniami mrówek: oferują mrówkom schronienie w swoich wydrążonych cierniach w zamian za obronę przez mrówki liści drzewa.
Acacia collinsii: Duże, podobne do kolców liście Acacia collinsii są puste w środku i stanowią schronienie dla mrówek, które z kolei chronią roślinę przed roślinożercami.
Zmodyfikowane liście kaktusa: Kolce na kaktusach to zmodyfikowane liście, które działają jako mechaniczna obrona przed drapieżnikami.
Obrona chemiczna
Ochrona zewnętrzna rośliny może zostać naruszona przez uszkodzenia mechaniczne, co może stanowić punkt wejścia dla patogenów. Jeśli pierwsza linia obrony zostanie naruszona, roślina musi uciec się do innego zestawu mechanizmów obronnych, takich jak toksyny i enzymy. Metabolity wtórne to związki, które nie pochodzą bezpośrednio z fotosyntezy i nie są niezbędne do oddychania lub wzrostu i rozwoju roślin.
Wiele metabolitów jest toksycznych i może być nawet śmiertelnych dla zwierząt, które je spożywają. Niektóre metabolity są alkaloidy, które zniechęcają drapieżników z szkodliwych zapachów (takich jak olejki lotne z mięty i szałwii) lub odstraszające smaki (jak gorycz chininy). Inne alkaloidy działają na zwierzęta roślinożerne, powodując nadmierne pobudzenie (przykładem jest kofeina) lub senność związaną z opioidami. Niektóre związki stają się toksyczne po spożyciu, na przykład cyjanek glikolu zawarty w korzeniu manioku uwalnia cyjanek dopiero po spożyciu przez roślinożercę. Naparstnice wytwarzają kilka śmiertelnie niebezpiecznych związków chemicznych, a mianowicie glikozydy nasercowe i steroidowe. Ich spożycie może powodować mdłości, wymioty, halucynacje, konwulsje lub śmierć.
Naparstnice: Foxgloves produkują kilka śmiertelnie niebezpiecznych substancji chemicznych, a mianowicie glikozydy nasercowe i steroidowe. Ich spożycie może powodować mdłości, wymioty, halucynacje, konwulsje lub śmierć.
Timing
Rany mechaniczne i ataki drapieżników aktywują mechanizmy obronne i ochronne w uszkodzonej tkance i wywołują sygnalizację o dużym zasięgu lub aktywację mechanizmów obronnych i ochronnych w miejscach bardziej oddalonych od miejsca zranienia. Niektóre reakcje obronne zachodzą w ciągu kilku minut, podczas gdy inne mogą trwać kilka godzin. Ponadto, sygnalizacja na duże odległości wywołuje systemową odpowiedź mającą na celu odstraszenie drapieżników. W miarę uszkadzania tkanek, jasmoniany mogą promować syntezę związków, które są toksyczne dla drapieżników. Jasmoniany wywołują również syntezę lotnych związków, które przyciągają parazytoidy: owady, które spędzają swoje stadia rozwojowe w lub na innym owadzie, ostatecznie zabijając swojego żywiciela. Roślina może aktywować abscission zranionej tkanki, jeśli jest uszkodzony poza naprawę.
.