Plopul tremurător păstrează în frunze memoria secetei, arată un experiment de trei ani
Seceta se citește în trunchiurile copacilor sub forma unor benzi înguste în inelele anuale de creștere. Dar plopul tremurător pare să meargă mai departe, dezvoltând „memorii funcționale” ale anilor secetoși, reflectate în chimia frunzelor, potrivit unui studiu realizat de biologi ai Universității din Utah.
Într-un experiment de tip „grădină comună” desfășurat timp de trei ani cu plop tremurător (Populus tremuloides), cercetătorii au urmărit cum istoricul de secetă al arborilor influențează apărarea chimică din frunzele nou formate și comunitățile de ciuperci microscopice care trăiesc pe acestea.
În anii care au urmat expunerii la secetă indusă experimental, frunzele au prezentat niveluri mai ridicate de salicinoizi fenolici glicozizi, compuși care descurajează erbivorele — insectele și animalele care se hrănesc cu plante —, potrivit Taliei Karasov, profesor asistent de biologie și coautoare a studiului.
O specie esențială, aflată în declin
Plopul tremurător, specie emblematică a munților din vestul Statelor Unite și arborele oficial al statului Utah, este în declin din cauza insectelor și patogenilor, dar și a suprimării istorice a incendiilor și a pășunatului, care au permis coniferelor să înlocuiască plopii. Este singura specie de foioase dominantă din Munții Vestului și crește în pâlcuri clonale, unde toți indivizii sunt identici genetic. Arealul său cuprinde și părți din Canada, Upper Midwest și New England.
„Am vrut să înțelegem seceta nu doar ca un stres acut, ci ca un eveniment care poate remodela modul în care copacii interacționează cu mediul lor biotic mult timp după ce solurile s-au reumidificat”, a declarat Karasov, specialistă în interacțiunile plantă-microorganisme. „Deoarece condițiile din anul secetos nu explică singure mortalitatea întârziată observată în păduri, ne-am întrebat dacă limitarea anterioară a apei lasă o urmă persistentă în chimia frunzelor de plop și, la rândul ei, modifică interacțiunile cu erbivorele și cu comunitățile fungice care trăiesc pe frunze.”
Apărare chimică și costuri
Echipa a constatat și că nivelurile unei alte apărări chimice, taninurile condensate, care ajută copacii să respingă microbii, au scăzut la arborii expuși secetei. Cercetătorii au emis ipoteza că schimbările surprinzătoare din chimia frunzelor din anul următor secetei ar putea reflecta o adaptare la condițiile uscate.
Rezultatele sugerează că efectele secetei pot persista în sezoanele de creștere ulterioare, influențând modul în care plopii se recuperează și vulnerabilitatea lor la dăunători și patogeni. Studiul arată că seceta și chimia frunzelor pot filtra comunitățile microbiene, dar nu stabilește încă dacă aceste schimbări ajută sau dăunează recuperării plopului.
„Apărările împotriva dăunătorilor și patogenilor contează probabil mult pentru ca plopul să supraviețuiască secetelor, dar și în condiții normale”, a spus William Anderegg, profesor de biologie și coautor. „Acest studiu umple o lacună cheie în înțelegerea modului în care seceta și producția de apărări se schimbă atât în timpul, cât și după secetele inițiale.”
Modelul „grădinii comune”
Modelul „grădinii comune” folosit de cercetători reunește plante din populații geografic diferite, cultivate într-un singur loc, în condiții comune. Experimentul a fost realizat în grădina experimentală de biologie a universității, lângă intrarea în Red Butte Canyon. În 2021, laboratorul lui Anderegg a înființat lotul experimental de plop, plantând material radicular colectat din situri montane din cinci păduri naționale din Utah și Colorado, la aproximativ 2.740 de metri altitudine, pe versanți sudici.
Pentru studiu, echipa a manipulat cantitatea de apă primită de arbori pentru a replica diferite niveluri de secetă între 2021 și 2023. Frunzele au fost recoltate la sfârșitul lunii august și analizate chimic. Nivelurile crescute de glicozizi fenolici au fost asociate cu mai puține daune ale coronamentului, în timp ce alte modificări chimice au fost corelate cu schimbări în ciupercile care trăiesc pe frunze.
Cercetări anterioare au arătat că o creștere mică a nivelului de glicozizi fenolici poate reduce erbivoria cu până la 25%. „Poate fi practic diferența dintre o plantă complet defoliată sau nu, pentru că insectelor nu le plac acești fenol glicozizi”, a spus Karasov. „Într-o frunză uscată, procentul din masa ei compus din acești compuși produși pentru a respinge erbivorele sau microbilor poate ajunge la 20%. Este incredibil. Deci își pun atât de multe resurse în apărare.”
Cu toate acestea, echipa nu a găsit dovezi că investiția crescută în producția de glicozizi fenolici s-a făcut în detrimentul creșterii copacilor. Rezultatele au fost publicate în New Phytologist.
