Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan

Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan Dalam keadaan panas, tanaman tomato tidak dapat melawan cacing tanduk tembakau, Manduca sexta. Dari www.shutterstock.com

Selama ribuan tahun, serangga dan tanaman yang mereka makan telah terlibat dalam pertempuran bersama evolusi: untuk dimakan atau tidak dimakan. Sehingga baru-baru ini, kedua-dua pihak antagonis telah mempertahankan jalan keluarnya. Namun, dengan perubahan iklim, suhu yang lebih panas dapat memberikan keseimbangan yang memihak kepada serangga dan membahayakan bahaya bagi tanaman dan petani yang cenderung kepada mereka.

Pasukan penyelidik kami di Michigan State University Institut Ketahanan Tumbuhan menyaksikan apa yang berlaku dalam cuaca yang lebih panas ketika itu ulat cacing tanduk menyerang tanaman tomato. Tomato itu hilang. Kami melihat pertukaran yang mengejutkan oleh kilang semasa gelombang panas: Ia mempertahankan diri daripada ulat tetapi usaha ini menghalangnya daripada menangani kesan berbahaya dari panas. Ini menyebabkan tanaman terlalu panas, yang menguatkan tangan ulat.

Kajian oleh penyelidik pada tahun 2018 meramalkan bahawa setiap tahap pemanasan global akan berlaku meningkatkan kehilangan tanaman dari serangga sebanyak 10% hingga 25% kerana populasi serangga dan selera mereka meningkat pada suhu yang panas. Pemboleh ubah yang berkaitan dengan iklim lain, termasuk kemarau atau banjir yang berpanjangan, kemungkinan akan menyebabkan kerugian tersebut.

Tetapi walaupun para saintis telah mengenal pasti pelbagai tantangan ini terhadap pengeluaran makanan, mereka masih tidak tahu banyak tentang bagaimana gabungan haba dan serangga akan mempengaruhi sistem pertahanan bawaan tumbuhan.

Tumbuhan sentiasa merasakan dan bertindak balas terhadap perubahan di persekitarannya, termasuk kehadiran serangga pemakan tumbuhan.

Bagaimana tumbuhan melawan perosak serangga

Tidak seperti haiwan, tumbuhan tidak dapat berlari atau bersembunyi dari pemangsa. Sebaliknya, tanaman menghasilkan senjata kimia toksik yang menangkis serangan serangga dan pengguna tumbuhan lain.

Menghasilkan sebatian ini mahal dan sering kali membantutkan pertumbuhannya, sehingga tanaman menggunakan senjata pertahanan kimia ini hanya jika rusak oleh serangga kunyah. Proses ini dipicu oleh hormon luka tumbuhan, jasmonate, yang mengawal biosintesis, pengedaran dan penyimpanan sebatian kimia pertahanan yang menangkis serangga.

Selama lebih dari 20 tahun, kami telah mengkaji bagaimana jasmonate melindungi tanaman dari herbivora serangga. Baru-baru ini kita mula memikirkan bagaimana kenaikan suhu global mempengaruhi mekanisme pertahanan tanaman biasa ini.

Panas dan ulat lapar

Dalam kajian kami, kami tanaman tomato yang dicabar dengan ulat ulat cacing dalam keadaan suhu normal: 82 darjah F hari (kira-kira 28 darjah C) dan 64 darjah F malam (sekitar 18 darjah C). Kami juga mensimulasikan gelombang panas, dengan suhu meningkat hingga 100 F (38 C) pada siang hari dan jatuh ke 82 F (28 C) pada waktu malam selama beberapa hari.

Tumbuhan ini bertindak balas terhadap suhu yang lebih panas dengan meningkatkan pengeluaran jasmonate dan, sebagai akibatnya, meningkatkan pengeluaran pelbagai sebatian pertahanan. Walaupun begitu, serangga memakan tanaman itu tanpa henti dalam keadaan panas.

Sementara itu, kajian selari oleh pasukan kami mendapati bahawa kenaikan suhu sederhana mempercepat metabolisme serangga supaya mereka makan lebih cepat dan merosakkan tanaman. Walaupun tanaman tomato berjuang keras dengan tindak balas kimianya, mereka tidak dapat meneutralkan rangsangan pemakanan yang disebabkan oleh panas yang kuat.

Model mungkin meremehkan kerugian tanaman kerana perubahan iklim kerana mereka tidak mempertimbangkan bagaimana tanaman yang ditanam bertindak balas terhadap kenaikan suhu.

Serangga + panas = masalah berganda

Tumbuhan menggunakan dua strategi untuk menyejukkan badan apabila suhu terlalu tinggi. Mereka akan membuka liang-liang daun kecil mereka, yang disebut stomata, melepaskan air yang menyejukkannya seperti berpeluh menyejukkan manusia. Tumbuhan juga mengatasi tekanan panas dengan mengangkat daunnya dari tanah yang panas, mungkin untuk mencari angin sejuk.

Secara tidak disangka-sangka dalam karya kami bahawa tanaman tomato yang dicabar oleh ulat pada suhu yang lebih panas tidak melakukan perkara ini, dan dengan itu gagal menyejukkan daunnya.

Dalam eksperimen susulan kami, kami mendapati bahawa ketika ulat memakan daunnya dan tumbuhan mengaktifkan hormon jasmonate, ini menyekat pembukaan stomata kecil, dan juga menghalang daun dari mengangkat hingga sejuk. Loji tidak dapat menggunakan tindak balas penyejukannya, dan pada masa yang sama fotosintesis (membuat makanan dari sinar matahari dan karbon dioksida) dikurangkan.

Keadaan ini memperlambat pertumbuhan tanaman dengan berkesan. Oleh itu, walaupun tanaman tomato dapat mengatasi serangan serangga atau suhu tinggi, jika kedua tekanan datang pada masa yang sama, itu menimbulkan masalah berganda. Hasilnya adalah defoliasi cepat oleh ulat lapar ditambah kepanasan daun.

Mempelajari tanaman di persekitaran sebenar

Mengapa serangan serangga menjadikan tanaman tidak menyejukkan diri tetap menjadi misteri. Namun, ketika tanaman menutup stomata mereka semasa serangan serangga, mereka menjimatkan air dengan menghalangnya daripada menguap dari daun yang terluka. Kami berpendapat bahawa tindak balas ini dapat memberi manfaat kepada kilang apabila kekurangan bekalan air, yang sering berlaku semasa gelombang panas.

Kami merancang untuk mengatasi persoalan ini dengan mempelajari tanaman yang tumbuh di persekitaran semula jadi yang kasar, dan bukannya dalam keadaan makmal yang sangat terkawal. Kami percaya kajian sedemikian diperlukan untuk mengembangkan tanaman yang dapat menahan tekanan dan panas yang teruk.

Membuat tanaman lebih tahan

Banyak pakar menganggarkan bahawa produktiviti pertanian mesti meningkat dua kali ganda dalam 30 tahun ke depan untuk memenuhi permintaan a penduduk yang berkembang pesat. Lintasan hasil semasa untuk tanaman utama, digabungkan dengan kesan yang tidak menentu dari perubahan persekitaran global, menunjukkan bahawa dunia akan jauh kekurangan permintaan ini dengan menggunakan amalan pertanian konvensional.

Kerajaan Inggeris Royal Society dan organisasi ilmiah lain telah meminta untuk Revolusi Hijau Kedua yang akan memungkinkan peningkatan intensif pertanian melalui pengembangan tanaman yang lebih tahan terhadap keadaan persekitaran yang semakin keras.

Kemajuan teknologi terkini, dari genomik dan penyuntingan gen hingga pendekatan pengkomputeran dan sains data, memberi para penyelidik peluang yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk mencapai tujuan ini. Dalam mencapai pemahaman yang lebih baik mengenai interaksi kompleks serangan panas dan serangga, kami berharap agar kajian kami dapat memaklumkan strategi baru untuk meningkatkan daya tahan tanaman di dunia pemanasan.

Tentang Pengarang

Gregg Howe, Profesor Biokimia dan Biologi Molekul, Michigan State University dan Nathan Havko, Felo Pasca Doktoral dalam Penyelidikan Tanaman, Michigan State University

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

Kehidupan Selepas Karbon: Transformasi Dunia Sedunia

by Peter Plastrik, John Cleveland
1610918495Masa depan bandar-bandar kita bukanlah perkara biasa. Model kota-kota yang memegang global pada abad ke-20 telah melampaui kegunaannya. Ia tidak dapat menyelesaikan masalah yang dapat membantu mewujudkan pemanasan global terutamanya. Mujurlah, satu model baru untuk pembangunan bandar muncul di bandar-bandar untuk mengatasi realiti perubahan iklim secara agresif. Ia mengubah cara reka bentuk bandar dan menggunakan ruang fizikal, menjana kekayaan ekonomi, mengambil dan melupuskan sumber, mengeksploitasi dan mengekalkan ekosistem semulajadi, dan bersedia untuk masa depan. Tersedia di Amazon

Kepupusan Keenam: Sejarah Unik

oleh Elizabeth Kolbert
1250062187Sepanjang tahun setengah bilion yang terakhir, terdapat Lima kepupusan besar-besaran, apabila kepelbagaian kehidupan di bumi tiba-tiba dan secara mendadak dikontrak. Para saintis di seluruh dunia sedang memantau kepupusan keenam, yang diramalkan sebagai peristiwa kepupusan yang paling dahsyat sejak kesan asteroid yang menghapuskan dinosaur. Kali ini, bencana itu adalah kita. Dalam prose yang sekaligus terus terang, menghiburkan, dan mendalam, New Yorker penulis Elizabeth Kolbert memberitahu kita mengapa dan bagaimana manusia telah mengubah kehidupan di planet ini dengan cara yang tidak ada spesies sebelum ini. Kajian interweaving dalam setengah dozen disiplin, penerangan tentang spesies yang menarik yang telah hilang, dan sejarah kepupusan sebagai satu konsep, Kolbert menyediakan akaun yang bergerak dan komprehensif mengenai kehilangan yang berlaku sebelum mata kita. Dia menunjukkan bahawa kepupusan keenam mungkin menjadi warisan manusia paling lama, memaksa kita untuk memikirkan semula perkara asas tentang apa yang dimaksudkan untuk menjadi manusia. Tersedia di Amazon

Perang Iklim: Perjuangan untuk Hidup sebagai Overheats Dunia

oleh Gwynne Dyer
1851687181Gelombang pelarian iklim. Berpuluh-puluh negeri yang gagal. Peperangan yang menyeluruh. Dari salah satu penganalisis geopolitik yang hebat di dunia ini, ia melihat gambaran yang nyata tentang realiti strategik masa depan yang terdekat, apabila perubahan iklim memacu kuasa-kuasa dunia ke arah politik yang terus bertahan. Prihatin dan tidak berdaya, Perang Iklim akan menjadi salah satu buku yang paling penting dalam tahun-tahun akan datang. Baca dan cari apa yang sedang kami jalankan. Tersedia di Amazon

Dari Penerbit:
Pembelian di Amazon pergi untuk membiayai kos membawa anda InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, dan ClimateImpactNews.com tanpa sebarang kos dan tanpa pengiklan yang mengesan tabiat melayari anda. Walaupun anda mengklik pada pautan tetapi tidak membeli produk-produk terpilih ini, apa-apa lagi yang anda beli dalam lawatan yang sama di Amazon memberi kami komisen kecil. Tiada kos tambahan untuk anda, jadi sila sumbangkan kepada usaha. Anda juga boleh gunakan pautan ini untuk digunakan untuk Amazon pada bila-bila masa supaya anda boleh membantu menyokong usaha kami.

 

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

 Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}

VIDEOS TERKINI

Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
Lima Kepercayaan Iklim: Kursus Kerosakan Dalam Kesalahan Maklumat Iklim
by John Cook
Video ini adalah kursus kemalangan dalam salah maklumat iklim, merangkum hujah-hujah utama yang digunakan untuk menimbulkan keraguan terhadap kenyataan ...
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
Artik Tidak Panas Ini Selama 3 Juta Tahun dan Itu Berarti Perubahan Besar Untuk Planet
by Julie Brigham-Grette dan Steve Petsch
Setiap tahun, penutup ais laut di Laut Artik menyusut ke titik rendah pada pertengahan September. Tahun ini mengukur hanya 1.44…
Apakah Kejadian Badai Badai dan Mengapa Ia Berbahaya?
Apakah Kejadian Badai Badai dan Mengapa Ia Berbahaya?
by Anthony C. Didlake Jr
Ketika Badai Sally menuju ke Pantai Teluk utara pada hari Selasa, 15 September 2020, peramal memperingatkan tentang…
Pemanasan Laut mengancam terumbu karang dan tidak lama lagi menjadikannya lebih sukar untuk memulihkannya
Pemanasan Laut mengancam terumbu karang dan tidak lama lagi menjadikannya lebih sukar untuk memulihkannya
by Shawna Foo
Sesiapa yang mengusahakan kebun sekarang tahu apa yang boleh dilakukan oleh haba yang melampau kepada tanaman. Panas juga menjadi perhatian bagi…
Bintik-bintik Matahari Mempengaruhi Cuaca Kita Tetapi Tidak Seperti Hal-Hal Lain
Bintik-bintik Matahari Mempengaruhi Cuaca Kita Tetapi Tidak Seperti Hal-Hal Lain
by Robert McLachlan
Adakah kita menuju suatu periode dengan aktiviti Surya yang lebih rendah, yakni bintik matahari? Berapa lama ia akan bertahan? Apa yang berlaku kepada dunia kita ...
Ilmuwan Iklim Trik Kotor Menghadapi Tiga Dekad Sejak Laporan IPCC Pertama
Ilmuwan Iklim Trik Kotor Menghadapi Tiga Dekad Sejak Laporan IPCC Pertama
by Marc Hudson
Tiga puluh tahun yang lalu, di sebuah bandar kecil Sweden bernama Sundsvall, Panel Antara Kerajaan mengenai Perubahan Iklim (IPCC)…
Tahap Pemecahan Rekod Pelepasan Metana
Tahap Pemecahan Rekod Pelepasan Metana
by Josie Garthwaite
Pelepasan metana global telah mencapai tahap tertinggi dalam rekod, menunjukkan penyelidikan.
kelalang forrest 7 12
Bagaimana Hutan Lautan Dunia Berkontribusi Untuk Mengatasi Krisis Iklim
by Emma Bryce
Penyelidik mencari bantuan untuk menyimpan karbon dioksida jauh di bawah permukaan laut.

ARTIKEL TERKINI

Pemusnahan Kreatif: Krisis Ekonomi Covid-19 Mempercepat Kematian Bahan Bakar Fosil
Pemusnahan Kreatif: Krisis Ekonomi Covid-19 Mempercepat Kematian Bahan Bakar Fosil
by Peter Newman
Kehancuran kreatif "adalah fakta penting tentang kapitalisme", tulis ahli ekonomi Austria yang hebat Joseph Schumpeter di…
Pelepasan Global Menurun Oleh 7% yang Belum Pernah terjadi - Tetapi Jangan Mula Meraikannya
Pelepasan Global Menurun Oleh 7% yang Belum Pernah terjadi - Tetapi Jangan Mula Meraikannya
by Pep Canadell et al
Pelepasan global dijangka menurun sekitar 7% pada tahun 2020 (atau 2.4 bilion tan karbon dioksida) berbanding tahun 2019…
Dekad Penggunaan Air yang Tidak Berkekalan Menjadi Keringkan Tasik dan Menyebabkan Kerosakan Alam Sekitar
Dekad Penggunaan Air yang Tidak Berkekalan Telah Mengeringkan Danau dan Menyebabkan Kerosakan Alam Sekitar di Iran
by Zahra Kalantari et al
Ribut garam adalah ancaman yang muncul bagi berjuta-juta orang di Iran barat laut, berkat bencana Danau…
Skeptik Iklim atau Denier Iklim? Ini Tidak Sederhana dan Inilah Sebabnya
Skeptik Iklim atau Denier Iklim? Ini Tidak Sederhana dan Inilah Sebabnya
by Peter Ellerton
Perubahan iklim sekarang adalah krisis iklim dan skeptis iklim sekarang menjadi penolak iklim, menurut yang baru-baru ini diperbarui…
Musim Taufan Atlantik 2020 adalah Pemecah Rekod, dan Ini Menimbulkan Lebih Banyak Keprihatinan Mengenai Perubahan Iklim
Musim Taufan Atlantik 2020 adalah Pemecah Rekod, dan Ini Menimbulkan Lebih Banyak Keprihatinan Mengenai Perubahan Iklim
by James H. Ruppert Jr. dan Allison Wing
Kami melihat kembali jejak rekod yang rosak, dan ribut mungkin masih belum berakhir walaupun musim ini secara rasmi…
Mengapa Perubahan Iklim Membuat Daun Musim Gugur Berubah Warna Lebih awal
Mengapa Perubahan Iklim Membuat Daun Musim Gugur Berubah Warna Lebih awal
by Philip James
Suhu dan panjang hari secara tradisional diterima sebagai penentu utama ketika daun berubah warna dan jatuh,…
Berhati-hatilah: Tenggelam Musim Sejuk Boleh Meningkat Seiring Es Menipis Dengan Perubahan Iklim
Berhati-hatilah: Tenggelam Musim Sejuk Boleh Meningkat Seiring Es Menipis Dengan Perubahan Iklim
by Sapna Sharma
Setiap musim sejuk, es yang terbentuk di tasik, sungai dan lautan, menyokong komuniti dan budaya. Ia menyediakan…
Tidak Ada Ahli Klimatologi Perjalanan Masa: Mengapa Kami Menggunakan Model Iklim
Tidak Ada Ahli Klimatologi Perjalanan Masa: Mengapa Kami Menggunakan Model Iklim
by Sophie Lewis dan Sarah Perkins-Kirkpatrick
Model iklim pertama dibina berdasarkan undang-undang asas fizik dan kimia dan dirancang untuk mengkaji iklim…