Glyphosate residues in soil can modify plant resistance to herbivores through changes in leaf quality.
Plant Biol (Stuttg) · 2022 · 24:979-986 · PMID 35793169 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식이
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 비선택성 제초제이다. 토양 내 글리포세이트 잔류물은 식물 생리, 호르몬 경로 및 형질을 변화시켜 작물의 품질에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 초식동물과의 상호작용에 잠재적인 결과를 초래할 수 있다. 본 연구에서는 다년생 질소 고정 식물을 대상으로 한 식물-초식동물 상호작용의 맥락에서 이러한 간접적 효과를 탐구하였다. 인산 비료가 시비된 토양과 비시비된 토양에서 글리포세이트에 노출된 식물과 대조군 식물의 잎 초식 피해 정도를 정량화하였고, 글리포세이트 처리가 초식동물에 대한 식물 저항성과 관련된 형질(잎 트라이콤 밀도, 단위 면적당 잎 질량) 및 성능(지상부 생체량, 뿌리:줄기 비율, 분과 수, 분과 활성도)에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 일반적인 연체동물 초식동물이 글리포세이트에 노출된 식물과 대조군 식물의 잎의 기호성을 비교하기 위해 실험실 먹이 급여 실험을 수행하였다. 현장(in situ)에서 초식동물 피해와 강도는 글리포세이트 또는 인산 처리 여부와 관계없이 생육 기간 동안 증가하였다. 글리포세이트 처리는 잎 트라이콤 밀도를 감소시켰으나 고려된 다른 식물 형질에는 영향을 미치지 않았다. 초식동물 피해는 잎 트라이콤 밀도와 음의 상관관계를 보였다. 먹이 급여 실험에서는 연체동물 초식동물의 글리포세이트에 노출된 식물과 대조군 식물 간의 먹이 섭취 확률에서 차이가 나타나지 않았다. 그러나 초식동물에 의한 잎 섭취와 관련하여 글리포세이트 처리와 초기 잎 면적 사이에 상호작용이 있었다: 두 그룹 모두에서 잎 면적이 증가함에 따라 잎 섭취가 증가했으나, 대조군 식물보다 글리포세이트에 노출된 식물에서 더 낮은 비율로 증가하였다. 본 연구 결과는 토양 내 글리포세이트 잔류물이 잎의 품질 변화를 통해 지상부 초식동물에 간접적으로 영향을 미칠 잠재력이 있으며, 이는 엽식성 동물 피해에 있어 혼합된 결과를 가져올 수 있음을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most widely used non-selective herbicide in the world. Glyphosate residues in soil can affect plant quality by modifying plant physiology, hormonal pathways and traits, with potential consequences for plants' interactions with herbivores. We explored these indirect effects in the context of plant-herbivore interactions in a perennial, nitrogen-fixing herb. We quantified leaf herbivory for glyphosate-exposed and control plants grown in phosphorus-fertilized and non-fertilized soils, and assessed the impacts of glyphosate treatment on traits related to plant resistance against herbivores (leaf trichome density, leaf mass per area) and performance (aboveground biomass, root:shoot ratio, nodule number, nodule activity). Moreover, we conducted a laboratory feeding experiment to compare the palatability of leaves from glyphosate-exposed and control plants to a generalist mollusc herbivore. Herbivore damage and intensity in situ increased during the growing season regardless of glyphosate or phosphorus treatment. Glyphosate treatment reduced leaf trichome density but had no effect on the other plant traits considered. Herbivore damage was negatively associated with leaf trichome density. The feeding experiment revealed no difference in the feeding probability of mollusc herbivores between glyphosate-exposed and control plants. However, there was an interaction between glyphosate treatment and initial leaf area for leaf consumption by herbivores: leaf consumption increased with increasing leaf area in both groups, but at a lower rate for glyphosate-exposed plants than for control plants. Our results show that glyphosate residues in soil have the potential to indirectly affect aboveground herbivores through changes in leaf quality, which may have mixed consequences for folivore damage.| 저자 | Ramula, S.; Kalske, A.; Saikkonen, K.; Helander, M. |
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| 저널 | Plant biology (Stuttgart, Germany) |
| 권·호·쪽 | 24(6), 979-986 |
| PMID | 35793169 |
| DOI | 10.1111/plb.13453 |
| MeSH | Glycine; Herbicides; Herbivory; Nitrogen; Phosphorus; Plant Leaves; Plants; Soil; Glyphosate |