Côn trùng chứa nickel cao và thực vật tích lũy nickel cao: Một tổng quan

Insect Science - Tập 16 Số 1 - Trang 19-31 - 2009
Robert S. Boyd1
1Department of Biological Sciences, 101 Life Sciences Building, Auburn University, Alabama 36849–5407, USA

Tóm tắt

Tóm tắtCôn trùng có thể có sự khác biệt lớn về nồng độ nguyên tố trong toàn bộ cơ thể. Các cuộc điều tra gần đây về côn trùng liên quan đến các loại cây tích lũy nickel cao đã xác định được những loại côn trùng có nồng độ nickel trong cơ thể tương đối cao. Đánh giá dữ liệu hạn chế có sẵn cho thấy nồng độ nickel trong toàn bộ cơ thể là 500 μg Ni/g là điều đặc biệt: Tôi đề xuất rằng một loài côn trùng có giá trị trung bình là 500 μg Ni/g hoặc cao hơn, ở giai đoạn ấu trùng/nymph hoặc trưởng thành, được coi là "côn trùng chứa nickel cao". Sử dụng tiêu chí 500 μg Ni/g, 15 loài côn trùng chứa nickel cao đã được xác định cho đến nay từ các nghiên cứu ở Mpumalanga (Nam Phi), New Caledonia và California (Mỹ). Nồng độ nickel trung bình cao nhất được báo cáo là 3 500 μg Ni/g cho nymph của một loài Stenoscepa ở Nam Phi (Orthoptera: Pyrgomorphidae). Phần lớn côn trùng chứa nickel cao (66%) là côn trùng ăn cỏ thuộc nhóm Heteroptera. Các nghiên cứu về sở thích ký sinh của côn trùng chứa nickel cao cho thấy chúng thường ăn một loài cây tích lũy nickel cao cụ thể (hoặc gần như vậy). Một phần lớn nickel trong cơ thể của những côn trùng này nằm ở ruột (lên đến 66%–75%), nhưng nồng độ cao cũng được tìm thấy trong các ống Malpighian, cho thấy việc loại bỏ hiệu quả có thể là một chiến lược để đối phó với chế độ ăn giàu nickel. Mức độ nickel trong mô thường thấp hơn nhiều so với nồng độ trong ruột, nhưng đã có báo cáo lên đến 1200 μg Ni/g từ xác, cho thấy rằng việc lột xác có thể là một con đường khác để loại bỏ nickel. Một chức năng sinh thái của nồng độ nickel cao ở những côn trùng này có thể là để bảo vệ chúng khỏi kẻ thù tự nhiên, nhưng cho đến nay chỉ có một thử nghiệm thực nghiệm hỗ trợ giả thuyết "phòng thủ nguyên tố" này. Các nghiên cứu ở cấp độ cộng đồng cho thấy côn trùng chứa nickel cao chuyển động nickel vào chuỗi thực phẩm nhưng sự tích lũy nickel không xảy ra ở các bước giữa thực vật - côn trùng ăn cỏ hoặc côn trùng ăn cỏ - kẻ ăn thịt. Không có gì ngạc nhiên khi chỉ số tích lũy nickel cao hơn cho côn trùng chứa nickel cao so với các loài côn trùng khác ăn các loại cây tích lũy nickel cao. Có một số bằng chứng về việc di chuyển nickel vào chuỗi thực phẩm bởi các côn trùng thăm hoa của các loại cây tích lũy nickel cao, nhưng chưa báo cáo về sự thăm hoa của côn trùng chứa nickel cao.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Alexander E.B., 2007, Serpentine Geoecology of Western North America., 10.1093/oso/9780195165081.001.0001

10.1016/S0375-6742(99)00055-2

Anderson T.R., 1997, Studies on the nickel hyperaccumulator, Berkheya coddii. The Ecology of Ultramafic and Metalliferous Areas, 261

Augustyniak M., 2002, Food relations between Chrysolina pardalina and Berkheya coddii, a nickel hyperaccumulator from South African ultramafic outcrops, Fresenius Environmental Bulletin, 11, 85

10.1002/xrs.1037

Babaoglu M., 2004, Gypsophila spaerocephala Fenzl ex Tchihat.: A boron hyperaccumulator plant species that may phytoremediate soils with toxic B levels, Turkish Journal of Botany, 28, 273

10.1111/j.0269-8463.2005.00943.x

10.1111/j.1744-7917.2007.00144.x

10.1007/s11104-007-9240-6

10.1674/0003-0031(2002)147[0225:DEBNCP]2.0.CO;2

10.1007/s000490050002

Boyd R.S., 1998, Plants that Hyperaccumulate Heavy Metals: Their Role in Phytoremediation, Microbiology, Archaeology, Mineral Exploration and Phytomining, 181

10.1111/j.1744-7917.2007.00135.x

10.1111/j.1744-7917.2006.00070.x-i1

10.1111/j.1744-7917.2006.00094.x

10.1674/0003-0031(2001)146[0186:ROGPFH]2.0.CO;2

Boyd R.S., 2004, Ultramafic Rocks: Their Soils, Vegetation and Fauna, 227

Brooks R.R., 1998, Plants that Hyperaccumulate Heavy Metals: Their Role in Phytoremediation, Microbiology, Archaeology, Mineral Exploration and Phytomining, 1, 10.1079/9780851992365.0000

Brooks R.R., 1987, Serpentine and Its Vegetation: A Multidisciplinary Approach.

10.1016/0375-6742(77)90074-7

10.1111/j.1469-8137.2007.02285.x

10.1038/nature06877

10.1016/S0269-7491(00)00179-2

Hickman J.C., 1993, The Jepson Manual: Higher Plants of California.

10.1663/0006-8101(2002)068[0235:AHIAAR]2.0.CO;2

10.1111/j.1469-8137.2005.01504.x

Kruckeberg A.R., 1984, California Serpentines: Flora, Vegetation, Geology, Soils, and Management Problems.

10.2307/3545083

10.1038/35054664

10.1016/S0065-2296(05)40002-6

10.1007/BF00324227

Mesjasz‐Przybylowicz J., 2001, Phytophagous insects associated with the Ni‐hyperaccumulating plant Berkheya coddii (Asteraceae) in Mpumalanga, South Africa, South African Journal of Science, 97, 596

10.1016/S0168-583X(01)01127-2

10.1007/s11104-007-9231-7

10.1007/s00049-003-0234-4

10.1146/annurev.arplant.56.032604.144214

10.1890/1540-9295(2006)004[0203:ECUPBA]2.0.CO;2

10.1046/j.1469-8137.2000.00651.x

10.1080/0735-260291044359

Posthuma L., 1993, Heavy‐metal adaptation in terrestrial invertebrates: A review of occurrence, genetics, physiology and ecological consequences, Comparative Biochemistry and Physiology, 106, 11

10.1016/S0169-5347(99)01698-5

10.1016/j.nimb.2004.01.028

10.1016/S0168-583X(03)01029-2

10.1002/ieam.5630030317

Reeves R.D., 1992, The Vegetation of Ultramafic (Serpentine) Soils, 252

10.1007/s11104-007-9192-x

Reeves R.D., 2000, Phytoremediation of Toxic Metals: Using Plants to Clean Up the Environment, 193

10.1002/j.1537-2197.1981.tb12403.x

10.1111/j.1469-8137.2004.01264.x

10.1104/pp.104.047753

Schwartz M.D., 2001, Melanotrichus boydi, a new species of plant bug (Heteroptera: Miridae: Orthotylini) restricted to the nickel hyperaccumulator Streptanthus polygaloides (Brassicaceae), Pan-Pacific Entomologist, 77, 39

10.1111/j.1744-7917.2009.00256.x

10.1007/s004420100666

10.1023/B:ECTX.0000003036.81351.31

Wall M.A.(1999)Nickel accumulation in serpentine arthropods with emphasis on a species ofMelanotrichus(Heteroptera: Miridae).M.S. thesis Auburn University Auburn Alabama .

10.1894/0038-4909(2006)51[481:MBHMIA]2.0.CO;2

Wall M.A., 2002, Nickel accumulation in serpentine arthropods from the Red Hills, California, Pan-Pacific Entomologist, 78, 168

10.1111/j.1744-7917.2009.00252.x

Thông tin
Thông tin xuất bản

Insect Science

Tập 16 Số 1

19-31

Thông tin tác giả