Bệnh phụ thuộc mật độ, sự đánh đổi trong lịch sử sinh học, và tác động của các tác nhân gây bệnh lá đến một nhóm các loài họ hàng gần gũi đồng thời tồn tại

Journal of Ecology - Tập 106 Số 5 - Trang 1829-1838 - 2018
Ingrid M. Parker1, Gregory S. Gilbert2
1Department of Ecology and Evolutionary Biology University of California Santa Cruz California
2Department of Environmental Studies, University of California, Santa Cruz, California

Tóm tắt

Đôi dòng tóm tắt Các tác nhân gây bệnh thực vật làm giảm hiệu suất của vật chủ và do đó có thể góp phần vào các cơ chế sinh thái của sự đồng tồn tại. Trong khuôn khổ của Chesson, các tác nhân gây bệnh góp phần vào các cơ chế ổn định khi chúng làm tăng cường các tương tác tiêu cực nội loài, chẳng hạn như bệnh phụ thuộc mật độ. Thêm vào đó, các tác nhân gây bệnh góp phần vào các cơ chế bình đẳng khi chúng giảm thiểu sự khác biệt về hiệu suất giữa các loài. Các sự đánh đổi trong lịch sử sinh học dự đoán mức độ nhạy cảm cao hơn đối với các tác nhân gây bệnh ở những loài phát triển nhanh chóng, điều này có thể làm giảm sự khác biệt trong hiệu suất giữa các loài phát triển nhanh và chậm khi có sự hiện diện của các tác nhân gây bệnh. Tại một cánh đồng ven biển ở California, chúng tôi đã nghiên cứu tác động của các bệnh lá đến hiệu suất của 17 loài đồng tồn tại của Trifolium và Medicago ("cỏ ba lá"). Chúng tôi đã chuyển cây cỏ ba lá vào các sắp xếp ngẫu nhiên vào cộng đồng đồng cỏ tự nhiên trong 3 năm thực nghiệm vườn chung. Chúng tôi đã định lượng tỷ lệ nhiễm bằng cách cách ly nấm từ lá và đo độ nghiêm trọng của bệnh dưới dạng phần trăm diện tích lá bị hư hại. Trong một thí nghiệm về thuốc diệt nấm, chúng tôi đã đo tác động của sự nhiễm bệnh đến sinh khối và tỷ lệ sống sót. Chúng tôi đã đánh giá liệu bệnh ở những cây chuyển giao có mối liên hệ tích cực với sự phong phú tự nhiên của loài đó trong cộng đồng xung quanh, mà chúng tôi đã theo dõi trong 5 năm. Chúng tôi đã đánh giá các sự đánh đổi trong lịch sử sinh học bằng cách kiểm tra liệu các loài phát triển nhanh hơn có nhạy cảm hơn với các tác nhân gây bệnh hay không. Cấu trúc phong phú của các loài cỏ ba lá đã ổn định trong suốt 5 năm mặc dù có những biến động môi trường đáng kể. Đối với các vật chủ, sự nhiễm nấm không có liên quan tuyến tính với mật độ, mặc dù các cây chuyển giao của các loài không có mặt tại địa phương cho thấy sự nhiễm trùng thấp hơn và biến động hơn. Độ nghiêm trọng của bệnh cao hơn ở các loài phong phú hơn, nhưng chỉ trong 1 trong 3 năm, và phản ứng với thuốc diệt nấm không mạnh hơn ở các loài phong phú hơn. Như đã được dự đoán bởi sự đánh đổi trong lịch sử sinh học, các loài phát triển nhanh hơn phải chịu sự nhiễm nấm cao hơn. Tuy nhiên, tác động của sự nhiễm trùng đó ít tiêu cực hơn, không tiêu cực hơn, đối với các loài phát triển nhanh hơn. Kết quả của chúng tôi gợi ý rằng các sự đánh đổi trong lịch sử sinh học trong các tương tác giữa thực vật và tác nhân gây bệnh có thể ảnh hưởng đến các cơ chế bình đẳng giữa các loài trong nhóm này, nhưng các tác động kết hợp của sự nhiễm trùng cao hơn với khả năng chịu đựng cao hơn có thể hạn chế thay vì thúc đẩy sự đồng tồn tại. Chúng tôi cũng phát hiện bằng chứng khiêm tốn rằng bệnh phụ thuộc mật độ có thể góp phần vào các cơ chế ổn định. Thiếu tính đặc hiệu của vật chủ, tiến hóa nhanh chóng trong việc sử dụng vật chủ và biến động tạm thời trong các điều kiện khí hậu có thể ảnh hưởng đến vai trò của các tác nhân gây bệnh trong sự đồng tồn tại của những cây liên quan chặt chẽ này.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.2307/2259591

10.1038/nature12911

10.1111/j.1461-0248.2010.01520.x

10.1525/9780520951372

10.1111/1365-2745.12552

10.1007/s00442-016-3757-4

10.1073/pnas.0812607106

10.1146/annurev-phyto-082712-102246

10.1111/j.1461-0248.2008.01162.x

10.3732/ajb.90.6.857

10.1146/annurev.py.20.090182.001043

10.1146/annurev.ecolsys.31.1.343

10.1126/science.230.4728.895

10.1126/science.1190772

10.1111/1365-2745.12232

Connell J. H., 1971, Proceedings of the Advanced Study Institute, 298

10.1086/676854

10.1111/j.1461-0248.2010.01513.x

10.1073/pnas.0708868104

10.1111/j.1558-5646.1998.tb01833.x

10.1126/science.282.5393.1432

10.1111/j.1365-2435.2010.01803.x

10.1146/annurev.phyto.40.021202.110417

10.1023/A:1015896204113

10.1007/BF00326095

10.1111/j.1752-4571.2012.00265.x

10.1111/j.1752-4571.2009.00107.x

Gillett J. B., 1962, Pest pressure, an underestimated factor in evolution, Systematics Association Publication Number, 4, 37

10.1093/mp/ssu049

10.1086/282687

10.1126/science.1220269

10.1016/S0169-5347(02)02499-0

10.1111/ele.12603

10.1111/j.1461-0248.2011.01715.x

10.1038/nature09273

10.1034/j.1600-0706.2001.950301.x

10.1038/nature01317

10.1093/acprof:oso/9780198567080.003.0005

10.1890/10-2241.1

10.1111/j.1365-2745.2005.01017.x

10.1890/06-1377

Parker I. M., 2018, Data from: Density‐dependent disease, life history tradeoffs, and the effect of leaf pathogens on a suite of co‐occurring close relatives, Dryad Digital Repository

10.1038/nature14372

10.1890/07-2056.1

10.1111/j.1469-8137.2009.02773.x

Spear E. R. &Mordecai E. A.(2017).Foliar pathogens of California grasses infect multiple hosts: Implications for grassland diversity. bioRxiv 226928.

10.3732/ajb.0900047

10.1146/annurev.ecolsys.31.1.565

10.1016/S0169-5347(98)01576-6

10.1111/j.1744-7348.1974.tb06886.x

10.1111/j.1469-8137.2005.01349.x

10.1890/ES14-00374.1

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Ecology

Tập 106 Số 5

1829-1838

Thông tin tác giả