Годовой завод

Годовое растение - это растение, которое завершает свой жизненный цикл , от прорастания до производства семян , в течение одного вегетационного периода , а затем умирает. Во всем мире 6% всех видов растений и 15% травянистых растений (за исключением деревьев и кустарников) являются однолетними. ^{[ 1 ]} Ежегодный жизненный цикл независимо появился в более чем 120 различных семействах растений по всей филогении на покрытосеменщике . ^{[ 2 ]}

Эволюционные и экологические драйверы годового жизненного цикла

Традиционно было преобладающее предположение, что однолетние растения эволюционировали от многолетних предков. Тем не менее, недавние исследования бросают вызов этому понятию, выявляя случаи, когда многолетники развивались от годовых предков. ^{[ 3 ]} Интересно, что модели предполагают, что скорости перехода от годового к многолетним жизненному циклу в два раза быстрее, чем обратный переход. ^{[ 4 ]}

Теория истории жизни утверждает, что годовые растения предпочитают, когда смертность для взрослых выше смертности от саженцев (или семян), ^{[ 5 ]} IE, годовые сечения будут доминировать в окружающей среде с нарушениями или высокой временной изменчивостью, снижая выживаемость взрослых. Эта гипотеза обнаруживает поддержку в наблюдениях за увеличением распространенности годовых в регионах с горячим летом, ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{[ 6 ]} с повышенной смертностью для взрослых и высокой устойчивостью семян. Кроме того, эволюция годового жизненного цикла в рамках горячего лета в разных семьях делает его одним из лучших примеров сходящейся эволюции . ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{[ 3 ]} Кроме того, годовая распространенность также положительно влияет на изменчивость года. ^{[ 1 ]}

Во всем мире распространенность ежегодных растений демонстрирует повышение тенденции с растущим человеческим следствием. ^{[ 1 ]} Более того, домашний выпас был определен как способствование усиленной численности однолетних растений на лугах. ^{[ 7 ]} Беспорядки, связанные с такими видами деятельности, как выпас выпаса и сельское хозяйство, особенно после европейского поселения, способствовали вторжению ежегодных видов из Европы и Азии в новый мир.

В различных экосистемах доминирование годовых растений часто является временной фазой во время вторичной преемственности , особенно после последствий беспорядков. Например, после того, как поля будут заброшены, однолетние растения могут изначально колонизировать их, но в конечном итоге заменяются долгоживущими видами. ^{[ 8 ]} Однако в некоторых средиземноморских системах разворачивается уникальный сценарий: когда однолетние растения устанавливают доминирование, многолетние растения не обязательно вытесняют их. ^{[ 9 ]} Эта особенность объясняется альтернативными стабильными состояниями в системе - как годовое доминирование, так и многолетние состояния оказываются стабильными, причем состояние окончательного состояния системы зависит от начальных условий. ^{[ 10 ]}

Черты однолетних растений и их значение для сельского хозяйства

Годовые растения обычно демонстрируют более высокие темпы роста, распределяют больше ресурсов на семена и выделяют меньше ресурсов на корни, чем многолетние растения. ^{[ 11 ]} В отличие от многолетних растений, в которых есть долгоживущие растения и короткоживущие семена, годовые растения компенсируют их более низкую продолжительность жизни, сохраняя более высокую стойкость местных банков почвы . ^{[ 12 ]} Эти различия в стратегиях жизненной истории глубоко влияют на функционирование и услуги экосистемы. Например, однолетние растения, распределяя меньше ресурсов под землей, играют незначительную роль в снижении эрозии, хранении органического углерода и достижении более низкой эффективности питательных веществ и водопользования, чем многолетние растения. ^{[ 13 ]}

Различия между ежегодными и многолетними растениями заметно очевидны в сельскохозяйственных контекстах. Несмотря на то, что он составляет небольшую часть глобальной биомассы, годовые виды выделяются в качестве основного источника пищи для человечества, вероятно, благодаря их большему распределению ресурсов для производства семян, тем самым повышая продуктивность сельского хозяйства. В эпоху антропоцена, отмеченная воздействием человека на окружающую среду, наблюдается значительное увеличение глобального покрытия однолетних. ^{[ 14 ]} Этот сдвиг в первую очередь объясняется конверсией природных систем, в которых часто преобладают многолетники, в годовые пахотные земли. В настоящее время годовые растения охватывают приблизительно 70% пахотных земель и способствуют около 80% потребления продуктов по всему миру. ^{[ 15 ]}

Молекулярная генетика

В 2008 году было обнаружено, что инактивация только двух генов у одного вида годового растения приводит к его превращению в многолетнее растение . ^{[ 16 ]} Исследователи деактивировали SOC1 и Ful Genes (которые контролируют время цветения) Arabidopsis thaliana . Этот переключатель установил фенотипы, общие у многолетних растений, таких как образование древесины .

Смотрите также

Растение двухгодиев - цветущее растение, которое занимает два года, чтобы завершить его биологический жизненный цикл
Многолетнее растение - растение, которое живет более двух лет
Монокарпическое растение - растения, которые цветут и ставят семена только один раз - растение, которое цветет и устанавливает семена один раз, затем умирает.
Эфемерное растение

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Поппенвимер, Тайлер; Майроуз, вчера; Демалах, Нив (8 ноября 2023 г.). «Пересмотр глобальной биогеографии годовых и многолетних растений » Природа 624 (7990): 109–1 Arxiv : 2304.13101 . Doi : 10.1038/s41586-023-0644-x . ISSN 1476-4 PMC 10830411 . PMID 37938778 S2CID 260332117
^ Фридман, Джаннис (2 ноября 2020 г.). «Эволюция ежегодной и многолетней истории жизни растений: экологические корреляты и генетические механизмы» . Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 51 (1): 461–481. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-1110218-024638 . ISSN 1543-592X . S2CID 225237602 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Hjertaas, Ane C.; Престон, Джилл С.; Кайнулайнен, Кент; Хамфрис, Элис М.; Fjellheim, Siri (2023). «Конвергентная эволюция годового синдрома жизни от многолетних предков» . Границы в науке о растениях . 13 doi : 10.3389/fpls.2022.1048656 . ISSN 1664-462x . PMC 9846227 . PMID 36684797 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Бойко, Джеймс Д.; Хаген, Эрик Р.; Beaulieu, Джереми М.; Vasconcelos, Thais (ноябрь 2023 г.). «Эволюционные реакции стратегий истории жизни на климатическую изменчивость в цветущих растениях» . Новый фитолог . 240 (4): 1587–1600. doi : 10.1111/nph.18971 . ISSN 0028-646X . PMID 37194450 .
^ Чарнова, Эрик Л.; Шаффер, Уильям М. (ноябрь 1973 г.). «Жизненные последствия естественного отбора: результат Коула пересмотрел» . Американский натуралист . 107 (958): 791–793. doi : 10.1086/282877 . ISSN 0003-0147 . S2CID 264255777 .
^ Тейлор, Аманда; Вейгельт, Патрик; Денелл, Пьер; Cai, Lirong; Крефт, Хольгер (ноябрь 2023 г.). «Вклад жизни и роста растений в глобальные градиенты разнообразия сосудистых растений» . Новый фитолог . 240 (4): 1548–1560. doi : 10.1111/nph.19011 . ISSN 0028-646X . PMID 37264995 .
^ Диас, Сандра; Lavorel, Sandra; Макинтайр, Сью; Фалькзук, Валерия; Казанов, Фернандо; Милчунас, Даниэль Г.; Скарпе, Кристина; Руш, Грасиэла; Стернберг, Марсело; Ной-Мейр, Имануэль; Ландсберг, Джилл; Чжан, Вэй; Кларк, Гарри; Кэмпбелл, Брюс Д. (февраль 2007 г.). «Ответы на растительные черты на выпас - глобальный синтез » Глобальная биология изменений 13 (2): 313–3 Bib : 2007gcio..13..313d между Doi : 10.1111/j.1365-2486.2006.01288.x . HDL : 11336/4 ISSN 1354-1 S2CID 84886127
^ Кларк, Адам Томас; Knops, Johannes MH; Тилман, Дэйв (март 2019 г.). Бардгетт, Ричард (ред.). «Условные факторы объясняют среднюю дивергенцию в функциональном составе в течение 88 лет старой поля» . Журнал экологии . 107 (2): 545–558. BIBCODE : 2019JECOL.107..545C . doi : 10.1111/1365-2745.13070 . ISSN 0022-0477 .
^ Уриккио, Лоуренс Х.; Доус, С. Кэролайн; Копь, Эрин Р.; Мордехай, Эрин А. (февраль 2019 г.). «Приоритетные эффекты и негиерархическая конкуренция формируют видовой состав в сложном пастбищном сообществе» . Американский натуралист . 193 (2): 213–226. doi : 10.1086/701434 . ISSN 0003-0147 . PMC 8518031 . PMID 30720356 .
^ Демалах, Нив; Шнерб, Надав; Фуками, Тадаши (1 августа 2021 г.). «Альтернативные государства в растительных сообществах, обусловленных жизненной историей и демографической стохастичностью» . Американский натуралист . 198 (2): E27 - E36. Arxiv : 1812.03971 . doi : 10.1086/7144418 . ISSN 0003-0147 . PMID 34260874 . S2CID 226191832 .
^ Вико, Джулия; Манзони, Стефано; Nkurunziza, Libère; Мерфи, Кевин; Вейх, Мартин (январь 2016 г.). «Компромисс между выработкой семян и продолжительностью жизни-количественное сравнение признаков между годовыми и многолетними родовыми видами» . Новый фитолог . 209 (1): 104–114. doi : 10.1111/nph.13574 . ISSN 0028-646X . PMID 26214792 .
^ Демалах, Нив; Кигел, Хайме; Стернберг, Марсело (1 марта 2023 г.). «Контрастная динамика семян и стоящих растительности однолетних растений и многолетних растений вдоль градиента осадков» . Перспективы в экологии растений, эволюции и систематике . 58 : 125718. Arxiv : 2301.12696 . doi : 10.1016/j.ppees.2023.125718 . ISSN 1433-8319 . S2CID 256389403 .
^ Гловер, Джерри Д.; Риганольд, Джон П.; Кокс, Синди М. (сентябрь 2012 г.). «Растение многолетников, чтобы спасти почвы Африки» . Природа . 489 (7416): 359–361. doi : 10.1038/489359a . ISSN 1476-4687 . PMID 22996532 .
^ Фоли, Джонатан А.; Дефрис, Рут; Аснер, Грегори П.; Барфорд, Кэрол; Бонан, Гордон; Карпентер, Стивен Р.; Чапин, Ф. Стюарт; Коу, Майкл Т.; Ежедневно, Гретхен С.; Гиббс, Холли К.; Helkowski, Joseph H.; Холлоуэй, Трейси; Говард, Эрика А.; Кучарик, Кристофер Дж.; Монфреда, Чад (22 июля 2005 г.). «Глобальные последствия землепользования» . Наука . 309 (5734): 570–574. Bibcode : 2005sci ... 309..570f . doi : 10.1126/science.1111772 . ISSN 0036-8075 . PMID 16040698 . S2CID 5711915 .
^ Пиментел, Дэвид; Серасале, Дэвид; Стэнли, Роуз С.; Перлман, Рэйчел; Newman, Elise M.; Брент, Линкольн С.; Муллан, Аманда; Чанг, Дебби Тай-I (15 октября 2012 г.). «Годовой и многолетний производство зерна» . Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 161 : 1–9. doi : 10.1016/j.agee.2012.05.025 . ISSN 0167-8809 .
^ Мельцер, S; Объектив, F; Дженнен, J; Vanneste, S; Роде, а; Beeckman, T (2008). «Гены времени цветения модулируют детерминированность и форму роста меристемы у Arabidopsis thaliana» . Природа генетика . 40 (12): 1489–92. doi : 10.1038/ng.253 . PMID 18997783 . S2CID 13225884 .

Внешние ссылки

[:0-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и Поппенвимер, Тайлер; Майроуз, вчера; Демалах, Нив (8 ноября 2023 г.). «Пересмотр глобальной биогеографии годовых и многолетних растений » Природа 624 (7990): 109–1 Arxiv : 2304.13101 . Doi : 10.1038/s41586-023-0644-x . ISSN 1476-4 PMC 10830411 . PMID 37938778 S2CID 260332117

[2] Фридман, Джаннис (2 ноября 2020 г.). «Эволюция ежегодной и многолетней истории жизни растений: экологические корреляты и генетические механизмы» . Ежегодный обзор экологии, эволюции и систематики . 51 (1): 461–481. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-1110218-024638 . ISSN 1543-592X . S2CID 225237602 .

[:2-3] Jump up to: ^а ^{беременный} Hjertaas, Ane C.; Престон, Джилл С.; Кайнулайнен, Кент; Хамфрис, Элис М.; Fjellheim, Siri (2023). «Конвергентная эволюция годового синдрома жизни от многолетних предков» . Границы в науке о растениях . 13 doi : 10.3389/fpls.2022.1048656 . ISSN 1664-462x . PMC 9846227 . PMID 36684797 .

[:1-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Бойко, Джеймс Д.; Хаген, Эрик Р.; Beaulieu, Джереми М.; Vasconcelos, Thais (ноябрь 2023 г.). «Эволюционные реакции стратегий истории жизни на климатическую изменчивость в цветущих растениях» . Новый фитолог . 240 (4): 1587–1600. doi : 10.1111/nph.18971 . ISSN 0028-646X . PMID 37194450 .

[5] Чарнова, Эрик Л.; Шаффер, Уильям М. (ноябрь 1973 г.). «Жизненные последствия естественного отбора: результат Коула пересмотрел» . Американский натуралист . 107 (958): 791–793. doi : 10.1086/282877 . ISSN 0003-0147 . S2CID 264255777 .

[6] Тейлор, Аманда; Вейгельт, Патрик; Денелл, Пьер; Cai, Lirong; Крефт, Хольгер (ноябрь 2023 г.). «Вклад жизни и роста растений в глобальные градиенты разнообразия сосудистых растений» . Новый фитолог . 240 (4): 1548–1560. doi : 10.1111/nph.19011 . ISSN 0028-646X . PMID 37264995 .

[7] Диас, Сандра; Lavorel, Sandra; Макинтайр, Сью; Фалькзук, Валерия; Казанов, Фернандо; Милчунас, Даниэль Г.; Скарпе, Кристина; Руш, Грасиэла; Стернберг, Марсело; Ной-Мейр, Имануэль; Ландсберг, Джилл; Чжан, Вэй; Кларк, Гарри; Кэмпбелл, Брюс Д. (февраль 2007 г.). «Ответы на растительные черты на выпас - глобальный синтез » Глобальная биология изменений 13 (2): 313–3 Bib : 2007gcio..13..313d между Doi : 10.1111/j.1365-2486.2006.01288.x . HDL : 11336/4 ISSN 1354-1 S2CID 84886127

[8] Кларк, Адам Томас; Knops, Johannes MH; Тилман, Дэйв (март 2019 г.). Бардгетт, Ричард (ред.). «Условные факторы объясняют среднюю дивергенцию в функциональном составе в течение 88 лет старой поля» . Журнал экологии . 107 (2): 545–558. BIBCODE : 2019JECOL.107..545C . doi : 10.1111/1365-2745.13070 . ISSN 0022-0477 .

[9] Уриккио, Лоуренс Х.; Доус, С. Кэролайн; Копь, Эрин Р.; Мордехай, Эрин А. (февраль 2019 г.). «Приоритетные эффекты и негиерархическая конкуренция формируют видовой состав в сложном пастбищном сообществе» . Американский натуралист . 193 (2): 213–226. doi : 10.1086/701434 . ISSN 0003-0147 . PMC 8518031 . PMID 30720356 .

[10] Демалах, Нив; Шнерб, Надав; Фуками, Тадаши (1 августа 2021 г.). «Альтернативные государства в растительных сообществах, обусловленных жизненной историей и демографической стохастичностью» . Американский натуралист . 198 (2): E27 - E36. Arxiv : 1812.03971 . doi : 10.1086/7144418 . ISSN 0003-0147 . PMID 34260874 . S2CID 226191832 .

[11] Вико, Джулия; Манзони, Стефано; Nkurunziza, Libère; Мерфи, Кевин; Вейх, Мартин (январь 2016 г.). «Компромисс между выработкой семян и продолжительностью жизни-количественное сравнение признаков между годовыми и многолетними родовыми видами» . Новый фитолог . 209 (1): 104–114. doi : 10.1111/nph.13574 . ISSN 0028-646X . PMID 26214792 .

[12] Демалах, Нив; Кигел, Хайме; Стернберг, Марсело (1 марта 2023 г.). «Контрастная динамика семян и стоящих растительности однолетних растений и многолетних растений вдоль градиента осадков» . Перспективы в экологии растений, эволюции и систематике . 58 : 125718. Arxiv : 2301.12696 . doi : 10.1016/j.ppees.2023.125718 . ISSN 1433-8319 . S2CID 256389403 .

[13] Гловер, Джерри Д.; Риганольд, Джон П.; Кокс, Синди М. (сентябрь 2012 г.). «Растение многолетников, чтобы спасти почвы Африки» . Природа . 489 (7416): 359–361. doi : 10.1038/489359a . ISSN 1476-4687 . PMID 22996532 .

[14] Фоли, Джонатан А.; Дефрис, Рут; Аснер, Грегори П.; Барфорд, Кэрол; Бонан, Гордон; Карпентер, Стивен Р.; Чапин, Ф. Стюарт; Коу, Майкл Т.; Ежедневно, Гретхен С.; Гиббс, Холли К.; Helkowski, Joseph H.; Холлоуэй, Трейси; Говард, Эрика А.; Кучарик, Кристофер Дж.; Монфреда, Чад (22 июля 2005 г.). «Глобальные последствия землепользования» . Наука . 309 (5734): 570–574. Bibcode : 2005sci ... 309..570f . doi : 10.1126/science.1111772 . ISSN 0036-8075 . PMID 16040698 . S2CID 5711915 .

[15] Пиментел, Дэвид; Серасале, Дэвид; Стэнли, Роуз С.; Перлман, Рэйчел; Newman, Elise M.; Брент, Линкольн С.; Муллан, Аманда; Чанг, Дебби Тай-I (15 октября 2012 г.). «Годовой и многолетний производство зерна» . Сельское хозяйство, экосистемы и окружающая среда . 161 : 1–9. doi : 10.1016/j.agee.2012.05.025 . ISSN 0167-8809 .

[16] Мельцер, S; Объектив, F; Дженнен, J; Vanneste, S; Роде, а; Beeckman, T (2008). «Гены времени цветения модулируют детерминированность и форму роста меристемы у Arabidopsis thaliana» . Природа генетика . 40 (12): 1489–92. doi : 10.1038/ng.253 . PMID 18997783 . S2CID 13225884 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]