Загадочная мимика в растениях

Загадочная мимика наблюдается как у животных, так и у растений. У животных это может включать в себя ночную жизнь, камуфляж, подземный образ жизни и мимику. растения Как правило, травоядные визуально ориентированы. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Таким образом, имитирующее растение должно сильно напоминать своего хозяина; Это можно сделать с помощью визуальных и/или текстурных изменений. Предыдущие критерии для мимики включают сходство размеров листьев, представление листьев и межмодальные расстояния между хозяином и имитирующим растением.

Австралийская омела и Бокила Трифолиолата являются хорошо известными примерами этой мимики. Исследователи предполагают, что Crypsis используется для снижения вероятности травоядных позвоночных ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} и, таким образом, улучшить выживаемость и пригодность имитирующего растения.

Омела

Омела, или вице-альбом , является облигатным гемипаразитом, означающим, что он прикрепляется к своему дереву-хозяину и извлекает воду и питательные вещества. Австралия является домом для более чем 90 видов омелы, причем 70 являются местными. ^{[ 1 ]} Исследования, оценивающие роль крипсиса в травоядных измерениях, измеряют качество листьев, такие как уровни азота и белка, содержание воды и т. Д. ^{[ 4 ]} Элерингер и соавт. исследовали уровни азота, как показатель статуса белка, омела и их хозяина ( акация, кассия, капуарина, цериопы и эвкалипт ), чтобы определить, уменьшила ли мимика травоядность в растении.

Одной из протестированных гипотез была омела, которая показывает мимикрику, будет иметь более высокие уровни азота и иметь селективное преимущество посредством снижения травоядных. Второй протестированной гипотезой была омела, которая не демонстрирует мимикрию, будет иметь более низкие уровни азота и появиться в более низком уровне питания и в результате снижение травоядных. По -видимому, исследователи считали, что акт мимики увеличит уровень азота, а в зависимости от статуса питания и обнаружения, травоядные Предыдущие исследования показали, что животные могут предпочитать различные пищевые ресурсы в зависимости от содержания воды, витаминов, углеводов и потребностей в энергии, а внешний вид может сыграть в восприятии и предпочтениях животного. ^{[ 2 ]}

Запись азота Kjeldahl в листьях была взята для измерения снижения уровня азота в омеле, что будет влиять на аминокислоты, белки и т. Д., И возможное предпочтение травоядных животных. Из их результатов Ehleringer et al. обнаружили, что у большинства (17 из 22) миметической омелы были уровни азота, которые были либо равны, либо больше, чем их хозяева. Тем не менее, омела, которая имитировала виды эвкалипта, уровни азота ниже или равны их хозяевам. Эвкалипт обычно имеет высокое содержание нефти, которое, как считается, является анти-хербивенным механизмом. ^{[ 1 ]} Одна мысль может заключаться в том, что в дополнительных усилиях, чтобы избежать травоядных, иметь более низкие уровни азота и, следовательно, более низкое питание, омела была бы менее благоприятной для травоядных, чем эвкалипт -хозяин. Из не-миметической омелы 15 из 26 имели значительно более низкие уровни азота, чем их хозяева. Пониженный азот будет отражать более низкие уровни белка и потенциально более низкое питание для потенциальных травоядных животных.

Элерингер и соавт. может делать только прогнозы о механизме мимики и скорости травоядных заболеваний, так как не было фактически изучено или измерено в расчистке и растениях -хозяевах.

Бокила

В своих исследованиях Джаноли и Карраска-Орра демонстрируют эффект, что загадочная мимикрия может оказать на травоядную часть Бокилы Трифолиолата . , родом из умеренного тропического леса в Южной Америке Бокила . По сравнению с другими загадочными растениями, Boquila уникален в своей способности имитировать несколько хозяев, несмотря на отсутствие паразитических отношений. ^{[ 2 ]} Как и другие, Джаноли и Карраска-Юрра решили доказать, что мимикрика Бокила приводит к защите от травоядных.

Черты листьев Boquila (такие как размер, форма, цвет, ориентация) сравнивались с его родными видами деревьев хозяина, чтобы попытаться объяснить такие широкие морфологические изменения. Из 11 признаков была значительная фенотипическая связь между 9 признаками листьев Бокилы и хозяина. Листья неподдерживаемых виноградных лоз, растущих на земле, не отличались от листьев виноградных лоз, растущих на безлистных стеблях или деревьях; Показывая, что когда нет листьев, чтобы имитировать, восхождение растений не отличается от неподдерживаемых растений. ^{[ 2 ]} Было измерено, что травоядные растущие оставались равными между лазаниями и неподдерживаемыми хозяевами. Травоядность была значительно выше в виноградных лозах, которые растут, не поддерживаемые, чем в лозах, поднимающихся на деревья. Наконец, травоядные на виноградных лозах, воспитывающихся безлистных хозяев, было выше, чем в неподдерживаемых виноградных лозах. Эти результаты показывают, что акта лазания недостаточно, чтобы избежать травоядных, но дополнительная мимика поддерживаемых листьев может снизить уровень травоядных.

Интересно примечание о Бокиле заключается в том, что мимикрия листьев может возникнуть, даже когда нет контакта между виноградной лозой и ее хозяином. Высокая фенотипическая пластичность позволяет Boquila имитировать несколько хозяев одновременно ^{[ 2 ]} Но это не объясняет механизм, стоящий за его мимикой.

Механизм

В настоящее время нет известных объяснений для мимики листьев. В Бокиле , потому что мимикрия наблюдается, несмотря на отсутствие физического контакта между виноградой и ее хозяином, были упомянуты гипотезы летучего и горизонтального переноса генов. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 6 ]}

Было показано, что летучие органические соединения вызывают защитные реакции в ситуациях между зароновыми и растениями. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} При нападении травоядных животных растения выделяют смесь летучих веществ, которые могут инициировать ответ в системных листьях, а также в соседних растениях. Было отмечено, что летучие сигналы увеличивают экспрессию генов, связанных с защитой растений, и привели к изменению транскриптома. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]} При мимике реакция на летучих веществ может быть редактированием генов в растении, что может изменить экспрессию определенных генов и привести к фенотипическим изменениям. ^{[ 7 ]} В ловушке мухи Венера стимуляция механорецепторов и высвобождение кальция запускает синтез жамоновой кислоты. ^{[ 8 ]} Было показано, что белки и ферменты участвуют в транспорте и восприятии летучих веществ. ^{[ 6 ]} Они также могут сыграть роль в преобразовании летучего сигнала в реакцию химического продукта, например, салициловую кислоту и метил салицилат. При омеле возможной линией исследования может быть измерение изменения уровня азота после имитации, чтобы увидеть, участвует ли азот в восприятии летучих веществ или в результате оно в результате восприятия.

Горизонтальный перенос генов включает в себя движение генетического материала без передачи потомства. Это играет важную роль в эволюции многих организмов. Предполагается, что перенос проводится через вектор или является результатом паразитизма растений. ^{[ 2 ]} Мало что известно о том, как этот метод может быть вовлечен в имитарию растений, но он упоминается Джаноли и Карраско-Орра как объяснение, которое наблюдается мимикрика Бокила в зависимости от того, к какому хозяину находится растение ближе всего, несмотря на предыдущий контакт. Возможная передача на близких расстояниях объяснит различное количество мимикрии, наблюдаемого в Бокиле и ее хозяевах.

Взаимодействие растений

Не так много известно о основных механизмах того, как имитирующие растения и их хозяева могут общаться, или если они вообще это делают. Распознавание родственников будет областью для дальнейшего изучения, так как это может раскрыть больше о летучей связи между растениями. Хейл и Карбан отмечают, что использование летучих веществ может быть дорогостоящим для излучателя, что ставит вопрос о конкуренции и стоимости между хозяином и мимикером. Если бы хозяин каким -то образом признал мимикер как родственник, это предложило бы потенциальные причины для обмена между ними. Аналогично исследованию из Crepy et al. в котором они заметили растения, которые признали, что родственники сместили положение листьев, чтобы принести пользу растениям родственников, растущих поблизости. Наблюдалась тесная фенотипическая ассоциация ^{[ 2 ]} и может быть изучен дальше. Другие обсуждали, что вместо общения, Бокила и другие растения подслушивают своих хозяев. ^{[ 3 ]}

Может случиться так, что вместо имитирующего завода только завод, завод -хозяин может также испытать уменьшение травоядных, поскольку потенциальные травоядные могут принять Бокилу для хозяина. Это предполагает, что отношения между мимикером и хозяином не просто полезны для мимикера. Необходимо провести дальнейшие исследования взаимодействия растений растений, чтобы ответить на эти вопросы.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Барлоу, Б.А.; Wiens, D (1977). «Сходство с паразитом хозяина в австралийских омелах: случай для загадочной мимики». Эволюция 31 (1): 69–84. doi : 10.2307/2407546 . JSTOR 2407546 . PMID 28567737 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час Gianoli, E.; Carrasc-Urra, F. (2014). «Мимикрия листьев в скалолазном растении защищает от травоядных» . Текущая биология . 24 (9): 984–7. doi : 10.1016/j.cub.2014.03.010 . PMID 24768053 . S2CID 5036437 . }
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Heil, M.; Карбан Р. (2010). «Объяснение эволюции связи растений по воздушным сигналам». Тенденции в экологии и эволюции . 25 (3): 137–144. doi : 10.1016/j.tree.2009.09.010 . PMID 19837476 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Элерингер, младший (1986). «Омелы: гипотеза, касающаяся морфологического и химического избегания травоядных». Oecologia . 70 (2): 234–237. Bibcode : 1986oecol..70..234e . doi : 10.1007/bf00379245 . PMID 28311663 . S2CID 26171932 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Пирс, есть; Карбан Р. (2013). «Стоимость растительного завода опосредует травоядность последовательно в нескольких таксонах и экологическом контексте?» Полем Журнал взаимодействия растений . 8 (3): 203–206. doi : 10.1080/17429145.2013.7655111 . S2CID 84101202 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Bouwmeester, H. (2019). «Роль летучих веществ в связи с растениями» . Заводский журнал . 100 (5): 892–907. doi : 10.1111/tpj.14496 . PMC 6899487 . PMID 31410886 .
^ Zebelo, SA (2012). «Деполяризация потенциала плазматической мембраны и цитозольный поток кальция являются ранними событиями, связанными с томатным (Solanum lycopersicon) для общения». Наука растений . 196 : 93–100. doi : 10.1016/j.plantsci.2012.08.006 . PMID 23017903 .
^ Хайдрих, Р.; Neher, E. (2018). «Флайтрап Венера: как работает возбудимый плотоядный завод». Тенденции в науке о растениях . 23 (3): 220–234. doi : 10.1016/j.tlants.2017.12.004 . PMID 29336976 .

[ref1-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Барлоу, Б.А.; Wiens, D (1977). «Сходство с паразитом хозяина в австралийских омелах: случай для загадочной мимики». Эволюция 31 (1): 69–84. doi : 10.2307/2407546 . JSTOR 2407546 . PMID 28567737 .

[ref2-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час Gianoli, E.; Carrasc-Urra, F. (2014). «Мимикрия листьев в скалолазном растении защищает от травоядных» . Текущая биология . 24 (9): 984–7. doi : 10.1016/j.cub.2014.03.010 . PMID 24768053 . S2CID 5036437 . }

[ref3-3] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Heil, M.; Карбан Р. (2010). «Объяснение эволюции связи растений по воздушным сигналам». Тенденции в экологии и эволюции . 25 (3): 137–144. doi : 10.1016/j.tree.2009.09.010 . PMID 19837476 .

[ref4-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Элерингер, младший (1986). «Омелы: гипотеза, касающаяся морфологического и химического избегания травоядных». Oecologia . 70 (2): 234–237. Bibcode : 1986oecol..70..234e . doi : 10.1007/bf00379245 . PMID 28311663 . S2CID 26171932 .

[ref5-5] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Пирс, есть; Карбан Р. (2013). «Стоимость растительного завода опосредует травоядность последовательно в нескольких таксонах и экологическом контексте?» Полем Журнал взаимодействия растений . 8 (3): 203–206. doi : 10.1080/17429145.2013.7655111 . S2CID 84101202 .

[ref6-6] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Bouwmeester, H. (2019). «Роль летучих веществ в связи с растениями» . Заводский журнал . 100 (5): 892–907. doi : 10.1111/tpj.14496 . PMC 6899487 . PMID 31410886 .

[ref7-7] Zebelo, SA (2012). «Деполяризация потенциала плазматической мембраны и цитозольный поток кальция являются ранними событиями, связанными с томатным (Solanum lycopersicon) для общения». Наука растений . 196 : 93–100. doi : 10.1016/j.plantsci.2012.08.006 . PMID 23017903 .

[ref8-8] Хайдрих, Р.; Neher, E. (2018). «Флайтрап Венера: как работает возбудимый плотоядный завод». Тенденции в науке о растениях . 23 (3): 220–234. doi : 10.1016/j.tlants.2017.12.004 . PMID 29336976 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]