菌根真菌影响内生生物碱的产生，增加植物对蚜虫食草动物的敏感性

IF 5.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Journal of Ecology Pub Date : 2025-06-03 Epub Date: 2024-09-23 DOI:10.1111/1365-2745.14410

X. Cibils-Stewart, R. K. Vandegeer, W. J. Mace, S. E. Hartley, J. R. Powell, A. J. Popay, S. N. Johnson

引用次数: 0

摘要

在促进作用的情况下，土壤中的内生渗出物已被证明可以刺激AM的定殖，甚至延长根外菌丝体（Novas等人，2010；Vignale等人，2018）。禾本科植物的另一种高效抗食草动物机制是它们能够从土壤中积累大量的硅（Si）（Alhousari & Greger，2018）。硅的抗食草动物防御机制通过多种机制发挥作用，包括强化植物组织，从而磨损食草动物的口器，阻碍组织穿透，干扰消化和营养获取（Andama 等人，2020 年；Cibils-Stewart 等人，2023 年；Massey & Hartley，2009 年），或改变食草动物的免疫力（Cibils-Stewart 等人，2023 年）。硅的积累也会影响植物对一系列次级代谢产物的分配（Hall 等人，2019 年），包括生物碱（Hall 等人，2021 年）。有人认为，与次生代谢物的产生（即碳基化合物）相比，硅可能是一种更廉价的食草动物防御代谢物（即物理防御），许多植物类群报告的硅与酚类和单宁之间的负相关关系支持了这一假设（Cooke & Leishman, 2012; Frew et al、有证据表明，当植物被Epichloë内生菌（Cibils-Stewart等人，2020，2021，2023；Huitu等人，2014）或AM真菌（Frew等人，2017）定殖时，植物体内的Si积累会增加，尽管这并非普遍现象（AM：Johnson等人，2022；Vega等人，2021；内生菌：Johnson 等人，2023 年）。然而，尽管这两种共生体在自然界中同时存在，但尚未有研究探讨这两种共生体是否相互作用影响植物体内的硅积累和相关的食草动物抗性，或硅供应是否影响共生体介导的食草动物防御。目前还不清楚内生真菌和调幅真菌是如何相互作用的，以及对碳的潜在竞争是否会影响硅的积累和生物碱防御作用的产生。此外，Si 对蚜虫等刺吸式昆虫的防御效果还不确定（Massey 等人，2006 年；Johnson 等人，2020 年；但见 Reynolds 等人，2009 年）。然而，由于共生体产生的代谢物（即内生生物碱）通常会使植物付出能量代价（即碳）（Bastías et al、本研究的目的是调查硅供应、多共生关系（内生真菌和调幅真菌）以及蚜虫食草的存在/不存在在禾本科植物中物理（硅）或共生体介导的（内生生物碱）抗蚜防御的产生和有效性方面的相互作用。为此，我们确定了硅供应、Epichloë内生菌、AM真菌以及全球害虫Rhopalosiphum padi的草食是否会改变(i)禾本科植物的物理防御（即叶面硅浓度）以及(ii)植物生长、初级化学和生理。此外，我们还确定了这些因素单独或组合是否会发生加成或非加成（即拮抗、加成或协同）改变，(iii) 共生特征，包括调幅真菌定殖和内生生物碱的产生。虽然在一些植物-内生真菌共生中，菌丝浓度与生物碱之间存在正相关关系，但必须注意的是，生物碱的生产可能并不总是表生真菌内生菌的表现变量。最后，评估了硅供应、Epichloë真菌内生菌和 AM 真菌之间的相互作用对蚜虫害虫（iv）种群和个体表现的影响。

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Journal of Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.