Защита растений от травоядных
Защита растений от травоядных или устойчивости растений-хозяев ( HPR ) описывает ряд приспособлений , выработанных растениями , которые улучшают их выживание и воспроизводство за счет уменьшения воздействия травоядных . Растения могут чувствовать прикосновение [ 1] и могут использовать несколько стратегий для защиты от повреждений, причиняемых травоядными. Многие растения производят вторичные метаболиты , известные как аллелохимические вещества , которые влияют на поведение, рост или выживание травоядных. Эти химические средства защиты могут действовать как репелленты или токсины для травоядных или снижать усвояемость растений.
Другие защитные стратегии, используемые растениями, включают бегство или избегание травоядных в любое время и / или в любом месте, например, выращивание в месте, где травоядные животные не могут легко найти растения или получить к ним доступ, или путем изменения сезонных моделей роста. Другой подход отвлекает травоядных от поедания второстепенных частей или повышает способность растения восстанавливаться после повреждений, нанесенных травоядными. Некоторые растения поощряют присутствие естественных врагов травоядных, которые, в свою очередь, защищают растение. Каждый тип защиты может быть конститутивным (всегда присутствует в растении) или индуцированным (вырабатывается в ответ на повреждение или стресс, вызванный травоядными).
Исторически наиболее значительными травоядными были насекомые, и эволюция наземных растений тесно связана с эволюцией насекомых . В то время как большинство средств защиты растений направлены против насекомых, развились и другие средства защиты, нацеленные на позвоночных травоядных, таких как птицы и млекопитающие . Изучение защиты растений от травоядных важно не только с эволюционной точки зрения, но и с точки зрения прямого воздействия, которое эта защита оказывает на сельское хозяйство , включая источники пищи для человека и домашнего скота; в качестве полезных «агентов биологической борьбы» в программах биологической борьбы с вредителями ; а также в поисках растений медицинского значения .
Самые ранние наземные растения произошли от водных растений около 450 миллионов лет назад (млн лет назад) в ордовикский период. Многие растения адаптировались к наземной среде с дефицитом йода, удалив йод из своего метаболизма, на самом деле йод необходим только для клеток животных. [2] Важное противопаразитарное действие обусловлено блокировкой транспорта йодида клетками животных ингибированием натрий-йодидного симпортера (НИС). Многие растительные пестициды представляют собой гликозиды (такие как сердечный дигитоксин ) и цианогенные гликозиды , которые высвобождают цианид , который, блокируя цитохром с-оксидазу и NIS, ядовит только для большей части паразитов и травоядных, а не для клеток растений, в которых он кажется полезным в фазе покоя семян . Йодид не является пестицидом, но окисляется растительной пероксидазой до йода, который является сильным окислителем, способным убивать бактерии, грибки и простейшие. [3]
В меловой период появилось больше защитных механизмов растений. Разнообразие цветковых растений ( покрытосеменных ) в это время связано с внезапным всплеском видообразования у насекомых. [4] Эта диверсификация насекомых представляла собой основную силу отбора в эволюции растений и привела к отбору растений с защитными адаптациями. Ранние травоядные насекомые были мандибулами и кусали или жевали растительность; но эволюция сосудистых растений привела к коэволюции других форм травоядных, таких как высасывание сока, добыча листьев , образование галлов и питание нектаром. [5]
Относительное обилие различных видов растений в экологических сообществах, включая леса и луга, может частично определяться уровнем защитных соединений у разных видов. [6] Поскольку стоимость замены поврежденных листьев выше в условиях дефицита ресурсов, также может случиться так, что растения, растущие в районах с дефицитом воды и питательных веществ, могут инвестировать больше ресурсов в защиту от травоядных.
