stringtranslate.com

Повреждения растений

Повреждение растений — это повреждение, наносимое растениям другими организмами или неживой (абиотической) средой. Животные, которые обычно наносят вред растениям, включают насекомых, клещей, нематод и травоядных млекопитающих; повреждение также может быть вызвано фитопатогенами, включая грибки, бактерии и вирусы. Абиотические факторы, которые могут повредить растения, включают жару, заморозки, наводнения, молнии, озоновый газ и загрязняющие химические вещества.

Растения реагируют на травму, подавая сигнал о том, что повреждение произошло, выделяя вещества, запечатывающие поврежденную область, вырабатывая антимикробные химические вещества, а древесные растения — возобновляя рост поверх ран.

Факторы

Биотический

Гусеницы Pieris brassicae повреждают урожай капусты

Животные, которые обычно наносят вред растениям, включают вредителей, таких как насекомые , клещи и нематоды . Они по-разному кусают или истирают части растений, такие как листья, стебли и корни, или, как это часто бывает у настоящих клопов , прокалывают поверхность растения и высасывают соки растений. Полученные повреждения могут пропускать патогены растений , такие как бактерии и грибки, которые могут усугубить повреждение. [1] Личинки гусениц сельскохозяйственных вредителей, таких как бабочки-капустницы ( Pieridae ), могут полностью уничтожить листья у культур Brassica . [2] Моллюски, такие как улитки, пасутся на растениях, включая злаки и разнотравье , истирая их своими рашпилевидными радулами ; они могут нанести значительный ущерб посевам. [3] Травоядные млекопитающие , включая домашний скот, такой как крупный рогатый скот , также откусывают или ломают части растений, включая злаки, разнотравье и лесные деревья, нанося травмы и, опять же, потенциально пропуская патогены. [4]

Абиотический

Дуб, расколотый молнией

Абиотические факторы, которые могут нанести вред растениям, включают жару, заморозки, наводнения, удары молний, ​​озоновый газ и загрязняющие химические вещества.

Тепло может убить любое растение, если обеспечить достаточную температуру . Альпийские растения , как правило, умирают при температуре около 47 градусов по Цельсию; растения умеренного климата — около 51 градуса по Цельсию; а тропические растения — около 58 градусов по Цельсию: но есть некоторое совпадение в зависимости от вида. Аналогично среди зерновых культур умеренный ячмень и овес умирают при температуре около 49 градусов по Цельсию, а тропическая кукуруза — при 55 градусах по Цельсию. [5]

Замораживание влияет на растения по-разному, в зависимости от способности каждого вида противостоять заморозкам. Многие разнотравья, включая многие садовые цветы, нежны и плохо переносят заморозки, и погибают или серьезно повреждаются при замораживании. Многие древесные растения способны переохлаждаться , имея жесткие почки и стебли, содержащие молекулы, которые понижают точку замерзания или помогают предотвратить зарождение кристаллов льда, и клеточные стенки, которые механически защищают клетки от замерзания. [6]

Затопление почвы быстро убивает или повреждает многие растения. Листья желтеют ( хлороз ) и отмирают, постепенно поднимаясь по стеблю, в течение примерно пяти дней после затопления корней. Корни теряют способность поглощать воду и питательные вещества. [7]

Удары молнии убивают или повреждают растения, от корнеплодов, таких как свекла и картофель , которые мгновенно готовятся в земле, до деревьев, таких как кокос , посредством таких эффектов, как внезапные волны тепла и давления, возникающие, когда вода внутри растения вспыхивает и превращается в пар. Это может разорвать стебли и сжечь любые части растения. [8]

Озон , газ, вызывает повреждение листьев при концентрации от 0,1 части на миллион в атмосфере, которая может быть обнаружена в крупных городах или около них. [9] Это один из многих загрязняющих химических веществ, которые могут повредить растениям. [10]

Реакция растений

Заживление ран у Quercus robur . Две ветки, срезанные в разное время, имеют отросшие воротнички , но древесина внутри намокла и подвергается гниению грибками.

Растения реагируют на травму, подавая сигнал о том, что повреждение произошло, [11] выделяя вещества, чтобы запечатать поврежденную область, [12] вырабатывая антимикробные вещества, чтобы ограничить распространение патогенов, [13] а некоторые древесные растения — снова вырастают поверх раны. [14]

Сигнализация

Растения вырабатывают химические вещества в месте повреждения, которые сигнализируют о наличии повреждения и могут помочь уменьшить дальнейший ущерб. Химические вещества, которые в этом участвуют, в некоторой степени зависят от вида растения, хотя некоторые из них являются общими для разных видов; а подаваемые сигналы зависят от причины повреждения. Растения, поврежденные паутинным клещом, выделяют летучие химические вещества, которые привлекают хищных клещей , что снижает атаку на растения. В качестве другого примера можно привести растения кукурузы, поврежденные гусеницами совок, которые выделяют смесь терпеноидных веществ, которые привлекают паразитоидную осу Cotesia marginiventris , которая убивает гусениц. [11] [15] Многие растения испускают такие сигналы, вызванные травоядностью. [16]

Закупорка раны

Кипарис хиноки, рубец от срезанной ветки, выделяющий смолу в ответ на травму

Растения выделяют различные химические вещества, чтобы помочь запечатать поврежденные участки. Например, виноградная лоза Vitis vinifera способна блокировать трубки транспортировки воды ксилемы в своих стеблях, используя химическое вещество тилозу летом , и гели зимой, когда растение находится в состоянии покоя. Тилоза помогает предотвратить распространение патогенов, таких как грибки гниения древесины и бактерия Xylella fastidiosa , по растению: химическое вещество вырабатывается в ответ как на бактерию, так и на механическое повреждение, такое как обрезка виноградников . [12]

Химическая защита

Многие древесные растения вырабатывают смолы [17] и антимикробные химические вещества, чтобы ограничить распространение патогенов после травмы. [13] [18]

Заживление ран

Многие древесные растения отрастают вокруг повреждений, например, вызванных обрезкой . Со временем такой отросток часто полностью покрывает поврежденную область, поскольку слой роста камбия производит новые ткани. Хорошо обрезанные деревья с неповрежденными воротничками ветвей часто хорошо восстанавливаются, тогда как плохо обрезанные деревья гниют ниже раны. [14] [19] [20]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Tarr, SAJ (1972). «Повреждение растений насекомыми, клещами, нематодами и другими вредителями». Principles of Plant Pathology . London: Macmillan. pp. 126–137. doi :10.1007/978-1-349-00355-6_9. ISBN 978-1-349-00357-0.
  2. ^ Теуниссен, Дж.; Оуден, Х.; Остроумие, АКХ (1985). «Кормовая способность гусениц капусты – фактор оценки потерь урожая». Энтомология экспериментальная и прикладная . 39 (3). Уайли: 255–260. Бибкод : 1985EEApp..39..255T. doi :10.1111/j.1570-7458.1985.tb00467.x. ISSN  0013-8703. S2CID  86725952.
  3. ^ Сильва, Оливейра; Тереза, Мария (1992). «Влияние выпаса моллюсков на развитие видов лугов». Журнал науки о растительности . 3 (2). Wiley: 267–270. Bibcode : 1992JVegS...3..267S. doi : 10.2307/3235689. ISSN  1100-9233. JSTOR  3235689.
  4. ^ Каппелли, Сераина Лиза; Коричева, Юлия (2 июля 2021 г.). «Взаимодействие между травоядными млекопитающими и патогенами растений: слон в комнате?». New Phytologist . 232 (1). Wiley: 8–10. doi :10.1111/nph.17533. ISSN  0028-646X. PMID  34213785. S2CID  235708670.
  5. ^ Smillie, RM; Nott, R. (1979). "Повреждение листьев альпийских, умеренных и тропических растений теплом". Functional Plant Biology . 6 (1). CSIRO Publishing: 135. doi :10.1071/pp9790135. ISSN  1445-4408.
  6. ^ Burke, MJ; Gusta, LV; Quamme, HA; Weiser, CJ; Li, PH (1976). «Замораживание и повреждение растений». Annual Review of Plant Physiology . 27 (1). Annual Reviews: 507–528. doi :10.1146/annurev.pp.27.060176.002451. ISSN  0066-4294.
  7. ^ Крамер, Пол Дж. (1 октября 1951 г.). «Причины повреждения растений в результате затопления почвы». Физиология растений . 26 (4). Oxford University Press: 722–736. doi :10.1104/pp.26.4.722. ISSN  0032-0889. PMC 437542. PMID 16654407  . 
  8. ^ Нельсон, Скот К. (июль 2008 г.). «Повреждение растений молнией» (PDF) . Болезнь растений (PD-40).
  9. ^ Хилл, А.С.; Пак, М.Р.; Трешоу , М. (1961). «Повреждение растений, вызванное озоном». Фитопатология . 51. OSTI  5518148.
  10. ^ Хит, Р. Л. (1980). «Первоначальные события при повреждении растений загрязнителями воздуха». Ежегодный обзор физиологии растений . 31 (1). Ежегодные обзоры: 395–431. doi :10.1146/annurev.pp.31.060180.002143. ISSN  0066-4294.
  11. ^ ab Turlings, Ted C.; Tumlinson, James H. (1992). «Системное высвобождение химических сигналов кукурузой, поврежденной травоядными». Труды Национальной академии наук . 89 (17): 8399–8402. Bibcode : 1992PNAS...89.8399T. doi : 10.1073 /pnas.89.17.8399 . PMC 49926. PMID  11607325. 
  12. ^ ab Sun, Qiang; Rost, Thomas L.; Matthews, Mark A. (2008). «Вызванные раной сосудистые окклюзии у Vitis vinifera (Vitaceae): тилозы летом и гели зимой 1 ». American Journal of Botany . 95 (12). Wiley: 1498–1505. doi : 10.3732/ajb.0800061. ISSN  0002-9122. PMID  21628157.
  13. ^ ab Shigo, Alex L. (1985). «Компартментализация гниения в деревьях». Scientific American . 252 (4): 96–103. Bibcode : 1985SciAm.252d..96S. doi : 10.1038/scientificamerican0485-96. hdl : 2027/uva.x002416568 . ISSN  0036-8733.
  14. ^ ab Shigo, Alex L. (1985). «Как ветви деревьев крепятся к стволам». Canadian Journal of Botany . 63 (8): 1391–1401. doi :10.1139/b85-193.
  15. ^ Харрис, Кристина М.; Руберсон, Джон Р.; Мигер, Роберт; Тамлинсон, Джеймс Х. (1 апреля 2012 г.). «Пригодность хозяина влияет на ассоциацию запаха у Cotesia marginiventris: последствия поиска хозяина у паразитоидов общего профиля». Журнал химической экологии . 38 (4): 340–347. Bibcode : 2012JCEco..38..340H. doi : 10.1007/s10886-012-0095-9. ISSN  1573-1561. PMID  22438015. S2CID  254650043. Получено 15 июля 2022 г.
  16. ^ Wu, J.; Baldwin, IT (2009). «Сигнализация растений, вызванная травоядностью: восприятие и действие». Plant, Cell & Environment . 32 (9): 1161–1174. doi : 10.1111/j.1365-3040.2009.01943.x . PMID  19183291.
  17. ^ "Смолы". www.fs.fed.us .
  18. ^ Гонсалес-Ламот, Росио; Митчелл, Габриэль; Гаттузо, Мариса; Диарра, Мусса; Малуин, Франсуа; Буараб, Камаль (31 июля 2009 г.). «Растительные антимикробные агенты и их воздействие на патогены растений и человека». Международный журнал молекулярных наук . 10 (8). MDPI AG: 3400–3419. doi : 10.3390/ijms10083400 . ISSN  1422-0067. PMC 2812829. PMID 20111686  . 
  19. ^ О'Хара, Кевин Л. (2007). «Раны от обрезки и окклюзия: давняя головоломка в лесном хозяйстве». Журнал лесного хозяйства . 105 (3): 131–138. doi :10.1093/jof/105.3.131. S2CID  10075580.
  20. ^ "Руководство по обрезке деревьев". Лесная служба США для Министерства сельского хозяйства США. Архивировано из оригинала 26 апреля 2007 г.Содержит схему воротника ветви.