Вачеллия корнегера

Вачеллия корнегера
Научная классификация
Королевство:	Растения
Клэйд :	Трахеофиты
Клэйд :	покрытосеменные растения
Клэйд :	Эвдикоты
Клэйд :	Розиды
Заказ:	Фабалес
Семья:	Бобовые
Подсемейство:	Цезальпиноидные
Клэйд :	Мимозоидная клада
Род:	Вачеллия
Разновидность:	V. cornigera
Биномиальное имя
Вачеллия корнегера ( Л. ) Зейглер и Эбингер
Ареал Vachellia cornigera
Синонимы
Акация кампечеана Шенк Акация корнегера (L.) Willd. Акация корнегера вар. Американский округ Колумбия. Акация кубенсис Шенк Акация фурцелла Сафф. Акация Эрнандезии Сафф. Акация межжекта Шенк Acacia rossiana Schenck Акация спадицигера Шльдл. и Чам. Акация тургида Сафф. Мимоза корнегера L. Tauroceras cornigerum (L.) Бриттон и Роуз Tauroceras spadicigerum (Schldl. & Cham.) Бриттон и Роуз

Vachellia cornigera , широко известная как мегафоновая акация ( семейство Fabaceae с опухшими шипами ), представляет собой дерево и мирмекофитом, произрастающим в Мексике и Центральной Америке . Общее название «мегафон» относится к увеличенным, вогнутым и раздутым шипам (технически называемым прилистниковыми шипами ), которые встречаются парами у основания листьев и напоминают рога быка. На Юкатане (регион, где растет акация мегафон) ее называют «субин», в Панаме местные жители называют ее «качито» (маленький рог). Деревья обычно встречаются во влажных низинах.

Морфология

Акации мегафона часто встречаются в виде деревьев высотой 10 метров (33 фута). Их кора имеет цвет от серого до коричневого и имеет небольшие бороздки. Новый прирост ветвей имеет красновато-коричневый цвет и покрыт опушением или покровом из мелких волосков. Листья очередные с парой прилистников, в которых лист соединяется с веткой. Колючки могут сильно различаться по цвету: от коричневого, красного и желтого. Колючки являются домом для муравьев, которые защищают растение от травоядных. бельтиевые тела На кончиках листьев можно обнаружить . Они полны жиров и сахаров, которыми питаются муравьи. Дерево также производит богатый углеводами нектар из желез на стебле листа. Такой тип взаимоотношений называется мирмекофилией .

Симбиотические отношения

Акация муравьи

Акация-булхорн наиболее известна своими симбиотическими отношениями с Pseudomyrmexferruginea , муравьем, живущим в ее выдолбленных шипах. В отличие от других акаций, акации мегафона не хватает горьких алкалоидов, обычно находящихся в листьях, которые защищают от разрушительных насекомых и животных. Эту роль выполняют муравьи из акации-булхорн.

Муравьи действуют как защитный механизм дерева, защищая его от вредных насекомых, животных или людей, которые могут с ним вступить в контакт. Муравьи живут в шипах. Взамен дерево снабжает муравьев бельтиевыми телами, или белково - липидными клубеньками, и нектаром . У этих бельтианских тел нет другой известной функции, кроме как обеспечивать пищу муравьям. Агрессивные муравьи выпускают тревожный феромон и в большом количестве выбегают из своих колючих «бараков».

По словам Дэниела Янзена , домашний скот , очевидно, чувствует запах феромона и избегает этих акаций днем ​​и ночью. Укусы в рот и язык — эффективное средство сдерживания нежелательной охоты на нежную листву. Помимо защиты V. conigera от муравьев-листорезов и других нежелательных травоядных , муравьи также уничтожают инвазивные саженцы вокруг основания дерева, которые могут перерасти его и заблокировать жизненно важный солнечный свет.

Физиология

В физиологии химической передачи сигналов акации мегафона ( vachellia cornigera ) и муравьев P.ferrugineus используются типичные сигнальные пути реакции травоядных, выраженные в растениях. Однако акация мегафона расширяет функцию этой передачи сигналов, привлекая муравьев для защиты от травоядных. В результате акация имеет облигатное родство с муравьями P.ferrugineus . В этих отношениях растения предоставляют муравьям убежище в виде набухших прилистников, пищу (в виде богатых белками и липидами бельтиевых тел) и секретирующие сахар внецветочные нектарники. Бельтиевые тела, небольшие отделяемые кончики на перышках акации мегафона, превратились в многоклеточные структуры, обеспечивающие питание колоний защитных муравьев. Муравьи P.ferrugineus проделывают небольшие отверстия в шипах акации, где откладывают яйца и ухаживают за личинками. Эти шипы водонепроницаемы и удерживают влагу, что защищает муравьев.

Связь между акацией мегафона и муравьями осуществляется через летучие вещества, которые возникают из поврежденной растительности. С помощью газовой хроматографии было установлено, что основным летучим веществом, выделяющимся из измельченных листьев, является транс-2-гексеналь . В эксперименте Уильяма Ф. Вуда и Бренды Дж. Вуд растворы транс-2-гексеналя и дихлорметана были помещены на акацию бычьего рога, чтобы посмотреть, отреагируют ли муравьи. В результате статистически значимое количество муравьев проявило более раздраженное поведение и наводнило территорию транс-2-гексеналем, чем дихлорметаном , что доказывает, что транс-2-гексеналь был основным летучим веществом, которое акация-мегафон использовала для того, чтобы сигнализировать о своем бедствии животным. муравьи. Таким образом, начальным сигналом пути реакции на повреждение является физическое повреждение листа. Это приводит к потоку Ca ²⁺ уровни в клетках листа, создавая потенциал вариации. Результатом вариационного потенциала являются поврежденные листья, выделяющие летучий транс-2-гексен , который муравьи чувствуют и реагируют на него, роясь на поврежденном участке, чтобы отогнать травоядных животных.

Однако выделение летучих веществ в ответ на повреждение имеет второстепенную функцию. Исследование Эрнандеса-Сепеды и др. выявили, что высвобождение летучих веществ соответствует активации пути жасмоновой кислоты в растениях: распространенного пути у растений, который активируется в ответ на повреждение. Кроме того, применение жасмоновой кислоты к листьям привело к увеличению выработки экстрафлорального нектара с помощью CWIN (инвертазного регулятора секреции нектара, обнаруженного в клеточной стенке). Таким образом, можно понять, что при повреждении акация Буллхорн дает муравьям сигнал защищать ее, одновременно увеличивая производство источника пищи для муравьев.

Внецветковые нектарники, представляющие собой нектарные железы растений, расположены на черешках акации и служат источником пищи для муравьев. Выделяемый нектар играет важную роль в качестве косвенной защиты растений за счет привлечения муравьев-защитников. Пока растения населены мутуалистическими муравьями, экстрафлоральный нектар будет выделяться с резким суточным пиком (между 8-10 часами утра). Нектарин является местом синтеза нектара, а синтезируемые компоненты включают сахар, аминокислоты и нектарины. Метаболический механизм экстрафлорального производства нектара синтезируется и активен во время секреции, а затем разрушается. Инвертаза — это фермент, обнаруженный Орона-Тамайо и др. играть важную роль в секреции нектара, поскольку он накапливается в нектарниках непосредственно перед секрецией, а затем быстро снижается после секреции.

Выделение нектара из нектарников и пищевых тел на листьях и укрытиях (полых прилистниковых шипах у основания листа) известно как синдром набухшего растения. Этот синдром жизненно важен для выживания акации, поскольку он способствует мутуализму животных и растений с муравьями P.ferrugineus . Однако этот синдром развивается только через несколько недель после прорастания.

Сообщалось, что синдром набухших шипов (продуцирование специализированных признаков в виде полых прилистниковых шипов, бельтиевых тел и внецветковых нектарников) отсутствовал на раннем этапе развития акации мегафона. Лейхти и Поэтиг связали проявление синдрома опухшего шипа с изменением экспрессии генов в miR156/miR157 и соответствующим увеличением их целевых транскрипционных факторов SPL. В частности, они обнаружили, что постепенное снижение уровня miRNA156/157 коррелирует с постепенным увеличением длины экстрафлоральных нектарников и увеличением количества бельтиевых телец. Более того, набухание прилистников происходило в узлах с самыми низкими уровнями этих микроРНК. Их результаты подчеркивают, что эти признаки контролируются путем miR156/miRNA157-SPL, что позволяет предположить, что этот синдром является возрастным (временно регулируемым) следствием генетической регуляции, а не пассивных ограничений развития.

В исследовании Heil et al. в 2014 году, Исследовательская группа обнаружила, что хозяева из акации манипулируют своими обитателями-муравьями (псевдомирмексами), ингибируя их инвертазу сахарозы. Этот фермент расщепляет сахарозу у муравьев. Инвертаза у муравьев ингибируется протеинхитиназой дополнительного цветочного нектара (EFN), которая содержится в нектаре, предоставляемом муравьям акацией. Связываясь с ферментами инвертазы сахарозы у муравьев, хитиназа предотвращает расщепление муравьями сахарозосодержащих сахаров. EFN дерева акации не содержит сахарозы, поэтому муравьи могут переваривать EFN, обеспечиваемый акацией, но не другие нектары, содержащие сахарозу. Муравьям неизвестно, что именно этот источник (ЭФН) содержит ингибирующую хитиназу. Такое манипулирование акацией физиологией муравьев обеспечивает продолжение защитного поведения муравьев.

Симбиотические отношения между акацией мегафона и муравьями P.ferrugineus носят мутуалистический характер для обоих видов. Эта связь имеет множество физиологических факторов как у акации, так и у муравьев. В настоящее время известно, что поведение, возникающее в результате этих факторов, включает: защиту акации муравьями и секрецию нектара акацией, что приводит к манипулированию партнером муравьями со стороны акации.

Использование

Декоративное использование

V. Из шипов часто cornigera делают необычные ожерелья и пояса. В Сальвадоре шипы в форме рогов служат ножками для маленьких кукол-балеринок, которые носят как декоративные булавки.

Традиционная медицина

Шипы V. cornigera также используются в традиционной майя акупунктуре .

Внешние ссылки

• СМИ, связанные с Vachellia cornigera, на Викискладе?
• Данные, относящиеся к Vachellia cornigera, на Wikispecies.
• Природа на заднем дворе
• Лейхти, Аарон Р.; Поетиг, Р. Скотт (2019). «Развитие и эволюция возрастных защитных механизмов у муравьев-акаций» . Proc Natl Acad Sci США . 116 (31): 15596–601. Бибкод : 2019PNAS..11615596L . дои : 10.1073/pnas.1900644116 . ПМК   6681755 . ПМИД   31308222 .