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, artikel 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

Proses Pemacu Plankton Kecil Di Laut yang Menangkap Dua Kali Sebanyak Karbon Seperti yang difikirkan oleh Saintis
Proses Pemacu Plankton Kecil Di Laut yang Menangkap Dua Kali Sebanyak Karbon Seperti yang difikirkan oleh Saintis
by Ken Buesseler
Lautan memainkan peranan utama dalam kitar karbon global. Tenaga penggerak berasal dari plankton kecil yang menghasilkan…
Perubahan Iklim Mengancam Kualiti Air Minum di Tasik Besar
Perubahan Iklim Mengancam Kualiti Air Minum di Tasik Besar
by Gabriel Filippelli dan Joseph D. Ortiz
"Jangan Minum / Jangan Rebus" bukanlah perkara yang ingin didengar oleh sesiapa tentang air paip bandar mereka. Tetapi kesan gabungan…
Bercakap Mengenai Perubahan Tenaga Boleh Menghancurkan Kebuntuan Iklim
Bercakap Mengenai Perubahan Tenaga Boleh Menghancurkan Bencana Iklim
by Kakitangan InnerSelf
Setiap orang mempunyai kisah tenaga, sama ada mengenai saudara yang bekerja di pelantar minyak, ibu bapa mengajar anak untuk bertukar ...
Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan
Tanaman Boleh Menghadapi Masalah Berganda Dari Serangga Dan Iklim yang Memanaskan
by Gregg Howe dan Nathan Havko
Selama ribuan tahun, serangga dan tanaman yang mereka makan telah terlibat dalam pertempuran bersama evolusi: untuk makan atau tidak…
Untuk Mencapai Pelepasan Emisi Kerajaan Harus Dihubungi Hurdles Menempatkan Orang Melepaskan Kereta Elektrik
Untuk Mencapai Pelepasan Emisi Kerajaan Harus Dihubungi Hurdles Menempatkan Orang Melepaskan Kereta Elektrik
by Swapnesh Masrani
Sasaran ambisi telah ditetapkan oleh kerajaan UK dan Scotland untuk menjadi ekonomi karbon bersih nol menjelang 2050 dan 2045 ...
Musim Sejuk Telah Tiba Di Amerika Syarikat, Dan Itu Tidak Selalu Berita Baik
Musim Sejuk Telah Tiba Di Amerika Syarikat, Dan Itu Tidak Selalu Berita Baik
by Kejahatan Theresa
Di sebilangan besar Amerika Syarikat, iklim pemanasan telah melancarkan kedatangan musim bunga. Tahun ini tidak terkecuali.
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
Zaman Ais Terakhir Beritahu Kami Kenapa Kita Perlukan Berhati-Hati Mengenai A Perubahan 2 ℃ Pada Suhu
by Alan N Williams, et al
Laporan terbaharu dari Panel Antara Kerajaan Mengenai Perubahan Iklim (IPCC) menyatakan bahawa tanpa pengurangan ...
Sebuah Bandar Georgia Dapat Setengah Daripada Elektriknya Dari Ladang Suria Presiden Jimmy Carter
Sebuah Bandar Georgia Dapat Setengah Daripada Elektriknya Dari Ladang Suria Presiden Jimmy Carter
by Johnna Crider
Plains, Georgia, adalah sebuah bandar kecil yang terletak di selatan Columbus, Macon, dan Atlanta dan utara Albany. Ia adalah ...

ARTIKEL TERKINI

Taufan dan Bencana Cuaca Ekstrem Lain Meminta Sebilangan Orang Memindahkan Dan Menjebak Orang Lain Di Tempat
Taufan dan Bencana Cuaca Ekstrem Lain Meminta Sebilangan Orang Memindahkan Dan Menjebak Orang Lain Di Tempat
by Jack DeWaard
Sekiranya kelihatan seperti bencana cuaca yang melampau seperti taufan dan kebakaran hutan semakin kerap, teruk dan…
Sekiranya Semua Kereta Elektrik, Pelepasan Karbon UK Turun 12%
Sekiranya Semua Kereta Elektrik, Pelepasan Karbon UK Turun 12%
by George Milev dan Amin Al-Habaibeh
Penguncian COVID-19 telah menyebabkan pengurangan pencemaran dan pelepasan di UK dan di seluruh dunia, memberikan…
Jair Bolsonaro Brazil Menghancurkan Tanah Adat, Dengan Dunia Terganggu
Jair Bolsonaro Brazil Menghancurkan Tanah Adat, Dengan Dunia Terganggu
by Brian Garvey, dan Mauricio Torres
Kebakaran Amazon pada tahun 2019 mendorong kehilangan hutan Brazil terbesar dalam satu dekad. Tetapi dengan dunia di…
Mengapa Negara Tidak Mengira Pelepasan Dari Barangan Yang Mereka Import
Mengapa Negara Tidak Mengira Pelepasan Dari Barangan Yang Mereka Import
by Sarah McLaren
Saya ingin mengetahui sama ada pelepasan karbon New Zealand sebanyak 0.17% termasuk pelepasan yang dihasilkan dari produk yang dikeluarkan…
Green Bailouts: Mengandalkan Pengimbangan Karbon Akan Membiarkan Syarikat Penerbangan yang Bercemar Tidak Terhubung
Green Bailouts: Mengandalkan Pengimbangan Karbon Akan Membiarkan Syarikat Penerbangan yang Bercemar Tidak Terhubung
by Ben Christopher Howard
Wabak coronavirus telah menyebabkan ribuan pesawat terbang, menyumbang kepada kejatuhan tahunan terbesar CO ...
Musim Berkembang Lebih Lama Mempunyai Kesan Yang Terhadap dalam Memerangi Perubahan Iklim
Musim Berkembang Lebih Lama Mempunyai Kesan Yang Terhadap dalam Memerangi Perubahan Iklim
by Alemu Gonsamo
Pemanasan iklim menyebabkan musim bunga awal dan musim luruh yang tertunda di persekitaran yang lebih sejuk, memungkinkan tanaman tumbuh untuk…
Kedua-dua Konservatif dan Liberal Menginginkan Masa Depan Tenaga Hijau, Tetapi Untuk Sebab Yang Berbeza
Kedua-dua Konservatif dan Liberal Menginginkan Masa Depan Tenaga Hijau, Tetapi Untuk Sebab Yang Berbeza
by Deidra Miniard et al
Perpecahan politik adalah persaingan yang semakin meningkat di Amerika Syarikat hari ini, sama ada topiknya adalah perkahwinan di antara parti,…
Bagaimana Kesan Iklim Daging Sapi Berbanding dengan Alternatif Berasaskan Tumbuhan
Bagaimana Kesan Iklim Daging Sapi Berbanding dengan Alternatif Berasaskan Tumbuhan
by Alexandra Macmillan dan Jono Drew
Saya tertanya-tanya mengenai kesan iklim daging vegan berbanding daging lembu. Bagaimanakah patty yang diproses dengan ...