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すべてのクローン作物は害虫の攻撃に対して等しく脆弱ですか?アボカドファイル

野生の個体群では、ほとんどの植物種が高い遺伝的多様性を示し、それはしばしば高い化学的多様性と変異として現れます。この化学的不均一性は、昆虫や病原体の攻撃に抵抗するために植物集団で非常に重要です。しかし、質と量の化学的多様性が低い単一栽培作物では、害虫の攻撃や病気に抵抗する可能性が減少します.

一年生作物の遺伝的均一性が悲惨な害虫および/または病原体の攻撃につながることはよく知られています。この現象の象徴的な例は、コムギとサビ病 (Puccinia graminis) の関係です。 f.sp。 トリチシ )均一なコムギ品種の抵抗性遺伝子は、数年でサビ病によって克服されました。茎さび病によって引き起こされた疫病は、人類が新たな壊滅的な茎さび菌株を好んだ新しいコムギ品種を開発することによって解決されました.

ジャガイモ、アボカド、バナナ、リンゴ、ブドウ、イチゴなどのクローン作物では、収量と望ましい農業および官能特性を維持するために、遺伝的および化学的多様性が最小限に抑えられています。クローン作物の遺伝的均一性は、1845 年から 1849 年にかけてのアイルランドのジャガイモ飢饉のような農業と栄養の大惨事の主な原因の 1 つでした。作物の均一性が災害の元凶であり、多様性が解毒剤であることを私たちがすでに知っているなら、現代の農業でクローン作物が有機農業でさえも繁栄しているのはどうしてでしょうか?

植物は、植物組織内に混合物として存在する何千もの二次化合物 (別名フィトケミカル) を生成します。これらの混合物の濃度と組成の変動は、草食性昆虫のパフォーマンス (生存、採餌、摂食、産卵、成長、体重、繁殖力など) に正または負の影響を与える可能性があります。一部の混合物または特定の化合物は、ジェネラリスト昆虫の成長または体重増加に悪影響を及ぼしますが、これらの同じ化合物は、産卵刺激剤として機能する専門昆虫にとって有益である可能性があります.

ハス アボカドは、接ぎ木によって繁殖するクローン作物です。メキシコには、主に栽培品種ハスが植えられた 166,000 ヘクタールというアボカド農耕地の最大の広がりがあります。アボカドの木が Copturus aguacatae に襲われる 、実をつけた枝の破損を引き起こす枝食いゾウムシ。このゾウムシはメキシコ固有種で、さまざまな種類のアボカドだけを食べる特殊な昆虫です。今日では、果物の輸出を制限し、侵略的な害虫になる可能性があるため、アボカドにとって最悪の害虫の 1 つです。私たちのチームは、1990 年代にハス アボカド果樹園が、葉のテルペノイドとフェニルプロパノイドに基づく 3 ~ 13 の木のケモタイプを保有していたことを実証しました。しかし、アボカド作物の急速な拡大に伴い、私たちは最近、樹種が 1 つしかない果樹園を発見しました。その化学変化は、特定の昆虫に対する耐性因子として機能するのに十分ですか?それともハスのアボカド作物は Copturus aguacatae に対して武装解除されていますか? ?

いくつかの果樹園では、いくつかのアボカドの木がひどくはびこっている (多くの枝が退屈している) 一方で、近隣の木のいくつかは手付かずのまま (退屈していない) であることが観察されました。私たちは、退屈したアボカドの木と退屈していないアボカドの木は化学的に異なるため、Copturus aguacatae の被害が異なるという仮説を立てました。 .枝組織の何百ものファイトケミカルのうち、どの特定の化合物がゾウムシの蔓延に対する耐性に関連しているかを特定するために、質量分析と組み合わせたガスクロマトグラフィーによる代謝プロファイリングを使用しました。この手法により、多数の化合物を同時に分析できます。

2 つの季節 (雨季と乾季) に 7 つの果樹園で 100 本以上のアボカドの木をサンプリングし、210 のクロマトグラフィーピークを取得しました。私たちの予想に反して、1 つの葉のケモタイプが果樹園で優勢であり、果樹園内および果樹園間で高い植物化学的均一性が優勢であることを示唆しています。雨季と乾季の間で枝の植物化学に変化が見られ、退屈した木と退屈していない木の違いがわかりにくくなりました。季節変動を制御した後、退屈した木と退屈していない木とで異なる多くの化合物が見つかりました。その時点では、昆虫の攻撃に応じてどの化合物が増加または減少し、どの化合物が構成的であるかを区別することは不可能でした.

この泥沼を解決するために、同じ木の退屈した枝と退屈していない枝の化学組成を比較しました。幼虫の摂食への反応として退屈な木で増加した 16 の化合物のグループを特定しました。次に、その一連の誘導された化合物とは別に、構成的なオブツシラクトンAとα-フムレンが、退屈していない木で高濃度で特定されました。これらの結果は、両方の化合物がハス アボカドの木のゾウムシの攻撃に対する耐性に関与しており、おそらく抑止力として作用していることを示唆しています。

要約すると、アボカドクローン間およびアボカドクローン内で植物化学的変動を維持するいくつかのソースを発見し、どの化合物が耐性と相関しており、昆虫の攻撃に対する反応を誘発したかを特定しました.次のステップは、これらの化合物が昆虫に対して期待される効果を持っているかどうかをテストすることです.一般的に言えば、クローン作物は、害虫抵抗性に関連する構成的および誘導された植物化学的変異を示すことを示しました。さらに、同じクローンの個々の枝の間でさえ、アドラーとカルバンによって提起された「草食動物への移動標的」に似たものとして、異なる一連のファイトケミカルが展開されます (Am. Nat., 144 (1994), pp. 813-832)。 .

Hass アボカドの木などの多年生作物は、一年生作物と比較して、害虫に対してそれほど無防備ではない可能性があります。我々は、クローン宿主の変化に直面する特殊な昆虫に対する抵抗性形質をおそらく構成する、明らかに均質な作物において、植物化学的変異の追加の原因を発見した.


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