Влияние фитохимического разнообразия на адаптацию растений к стрессу

Фитохимическое разнообразие играет ключевую роль в адаптации и выживаемости растений, а также в функционировании и услугах экосистем. Однако фитохимические соединения и их экологическая адаптация долгое время игнорировались. Тонкие (всасывающие) корни, микроорганизмы и почва образуют сложный интерфейс, известный как ризосфера. Тем не менее, вариация химического состава тонких корней в рамках крупномасштабных градиентов окружающей среды остаётся плохо изученной.

В исследовании, опубликованном в Science of the Total Environment, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук изучили фитохимическое разнообразие и его адаптацию к абиотическим и биотическим стрессам вдоль различных климатических градиентов. Анализируя химические составляющие тонких корней, они стремились понять, как эти компоненты помогают растениям справляться с различными стрессами окружающей среды.

Целью исследования было изучить тенденции в сложности фитохимического состава (альфа-разнообразие) и вариации состава (бета-разнообразие или эндемизм), а также их взаимосвязь с микроорганизмами вдоль градиентов окружающей среды. Учёные измерили нецелевые метаболомные профили тонких корней и ризосферного микробиома 315 видов деревьев вдоль макроклиматического градиента, охватывающего тропический, субтропический и субальпийский регионы.

Результаты показали, что химическое разнообразие субальпийских видов деревьев было выше, чем у тропических видов, но вариация химического разнообразия была меньше, что способствует адаптации к более высокому абиотическому стрессу. Тропические виды деревьев имели более высокую вариацию химического разнообразия и химического эндемизма, что способствует сосуществованию видов и адаптации к сложному биотическому стрессу.

Кроме того, во всех климатических зонах наблюдалась обширная хемо-экологическая нишевая дифференциация среди близкородственных видов деревьев, а химическое разнообразие тонких корней слабо зависело от филогении и в основном регулировалось абиотическими и биотическими стрессами.

Ян Цзе (XTBG) отметил: «Наше исследование — это позитивное изучение закономерностей фитохимического разнообразия и их взаимодействия с ризосферными микроорганизмами вдоль климатических градиентов, которое подчёркивает важность будущих фитохимических исследований».