Пластические реакции корневых систем аборигенных растений на присутствие инвазивного однолетнего злака

Введение: Способность реагировать на изменения окружающей среды посредством фенотипической пластичности может иметь большое значение для растений, испытывающих такие нарушения, как изменение климата и растительная инвазия. Реакция на конкуренцию в почве за счёт пластичности корневой системы может позволить аборигенным растениям сохраняться в экосистемах с высокой степенью инвазии, например в холодных пустынях Внутреннего Запада США.

Методы: Мы изучали, способен ли аборигенный дерновинный злак Poa secunda изменять морфологию корней в ответ на обеспеченность питательными веществами и присутствие конкурирующего однолетнего злака. Семена 20 семейств выращивали при высоком и низком обеспечении питательными веществами и собирали через 50 дней; семена 48 семейств выращивали в присутствии и в отсутствие Bromus tectorum и собирали примерно через 2 или 6 месяцев. Мы оценивали общую биомассу, долю массы корней, удельную длину корней (SRL), число верхушек корней, распределение биомассы между корнями разного диаметра и пластичность такого распределения.

Результаты: Растения демонстрировали сходные реакции на низкую обеспеченность питательными веществами и конкуренцию, включая увеличение образования верхушек корней — признака, связанного с устойчивостью к ограниченным ресурсам. При этом семейства различались почти по всем признакам, а корреляции между изменениями признаков варьировали в разных экспериментах, что свидетельствует о гибкости реакций растений. Проростки активно увеличивали удельную длину корней и долю биомассы тонких корней в условиях конкуренции, тогда как растения более старшего возраста дополнительно увеличивали долю биомассы толстых корней — признака, связанного с повышенной устойчивостью, — и долю массы корней.

Выводы: Высокая степень генетической вариабельности пластичности корневой системы в природных популяциях может способствовать долгосрочному сохранению P. secunda, поскольку фенотипическая пластичность, вероятно, позволяет аборигенным видам существовать в условиях инвазии и изменчивой обеспеченности ресурсами.