Инвазивные растения адаптируются к среде через компромисс химических ответов

Растения могут менять свои признаки в ответ на меняющуюся среду через эволюционные или экологические стратегии. Это позволяет им адаптироваться к различным абиотическим и биотическим условиям на биогеографическом уровне и в диапазоне широт, производя разные типы и количества вторичных метаболитов. Однако оставалось неясно, связаны ли и как химические реакции инвазивных растений на травоядность с их реакциями на абиотическую среду.

Под руководством профессора Дин Цзяньцина Сяо Ли, выпускник Уханьского ботанического сада, провел масштабные полевые исследования травоядности на инвазивном дереве Triadica sebifera вдоль широт в его родном (Китай) и интродуцированном (США) ареалах. Были собраны образцы листьев для анализа танинов и флавоноидов.

Данные о климате и солнечной радиации использовались для изучения этих химических ответов на абиотическую среду и их вариаций вдоль широт и между ареалами. Также был повторно проанализирован ранее опубликованный материал экспериментов в общем саду популяций из США и Китая, чтобы исследовать вклад генетических различий в вариацию химических концентраций.

Результаты показали:

• Более высокую травоядность и более высокое содержание танинов у Triadica в родном ареале (Китай) по сравнению с интродуцированным (США).
• Два класса химических веществ (танины и флавоноиды) различались вдоль градиентов широт как в США, так и в Китае.

Анализ данных общих садовых экспериментов указал на вклад генетической дивергенции в различия по этим химическим веществам между ареалами.

Согласно полевым данным, широтные паттерны в Китае были в первую очередь фенотипическим ответом на травоядность, тогда как в США — в основном фенотипическим ответом на абиотическую среду. Вариация танинов может быть связана с флавоноидами, учитывая, что они разделяют путь биосинтеза.

В совокупности результаты показывают, что инвазивные растения корректируют свой вторичный метаболизм, уменьшая выработку соединений, которые в первую очередь защищают от травоядности, и увеличивая те, которые помогают им реагировать на абиотическую среду.

Эти выводы углубляют понимание того, как инвазивные растения адаптируются к биогеографически неоднородной среде через компромисс между вторичными химическими ответами.

Исследование "Chemical responses of an invasive plant to herbivory and abiotic environments reveal a novel invasion mechanism" опубликовано в журнале Science of the Total Environment.