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Rapporti trofici e difesa delle piante: alcune nuove scoperte

I tratti fenotipici in piante ospiti diverse spesso variano tra i membri delle comunità in associazione alle condizioni ambientali. Tali risposte sarebbero coerenti con la formazione di una comunità fenotipica allargata. Una recente revisione mostra che le comunità fenotipiche sono ormai riconosciute e distinguibili in diversi ecosistemi di tutto il mondo e possono essere caratterizzate da piante tassonomicamente divergenti, come erbe, arbusti e alberi. Nonostante la loro presenza diffusa sappiamo relativamente poco su come la genetica delle conifere possa influenzare le comunità associate nelle foreste boreali come la vegetazione del sottobosco, i funghi endofiti e le micorrize. Anche se le comunità di artropodi che abitano le chiome possono essere molto diverse poco si sa attualmente riguardo l'influenza della genetica dell'ospite.

La complessità dei legami. La variabilità potrebbe tradursi in effetti sui processi ecologicamente importanti come l'interazione fra le specie. La variabilità genetica nell'ambito della resistenza contro parassiti e malattie può influenzare le interazioni con le singole specie infestanti. Sono stati per esempio scoperti diversi genotipi di abete rosso in Norvegia come resistenti o sensibili all'afide galligeno Adelges abietis. Gli alberi resistenti presentano una più bassa abbondanza di galle e un effetto negativo sulle prestazioni degli afidi. Sono state trovate inoltre delle relazioni ancora inesplorate tra Adelges abietis e delle sostanze fenoliche individuali specifiche, ma non identificate negli aghi della conifera. Gli studi confermano una elevata variabilità delle espressioni geneticamente determinate all'interno delle popolazioni di alberi boreali e che la selezione per particolari proprietà, può cambiare il modo in cui i tratti sono espressi nella popolazione.
La variazione nella composizione delle comunità di artropodi associati alle chiome di alberi di Populus è legata a determinate concentrazioni di tannini condensati nelle foglie. Effetti simili sono stati segnalati per la vegetazione del sottobosco di specie boreali e le comunità microbiche del suolo.
Inoltre, sia le piante e che i loro organismi associati sono altamente sensibili verso l'ambiente e come tale, l'interazione tra genetica e ambiente (G x A) è di fondamentale importanza per la comunità e l'ecosistema dei fenotipi. I diversi membri della comunità che si alimentano sullo stesso ospite possono essere considerati come una parte biotica dell'ambiente che costituisce una guida supplementare o un fattore interagente. Quindi, se le specie che condividono la stessa risorsa differiscono nella loro risposta verso la genetica e/o verso le interazioni tra genetica dell'ospite e l'ambiente (G x A), si potrebbe ipotizzare un effetto genetico sulla forza di interazione, che varia con l'ambiente. Questo fattore potrebbe potenzialmente avere effetti a cascata sulla composizione della comunità.
 Nella formazione di comunità genotipo-specifiche, le interazioni tra i membri sono centrali. I fitofagi per esempio, interagiscono fortemente con il loro ospite e con altre specie di erbivori, attraverso la facilitazione e la concorrenza per lo sfruttamento delle risorse. Le interazioni interspecifiche che si verificano sui genotipi sono i determinanti della distribuzione e dell'abbondanza delle specie. L'influenza delle interazioni tra i membri della comunità può essere anche genotipo-dipendente e contribuire ai modelli di composizione della comunità.

La ricerca. In un nuovo studio è stato valutato il potenziale dei fenotipi in comunità di abete rosso (Picea abies), osservando su scale diverse, l'influenza della genetica dell'ospite e dell'ambiente sulla formazione di galle causate da una piccola comunità di adelgidi (Sacchiphantes spp. e Adelges spp.) che utilizza le stesse risorse per la formazione di galle e per la riproduzione. Su scala regionale, è stata studiata l'influenza relativa della genetica dell'abete e dell'ambiente sulla formazione di galle dai due adelgidi in due giardini standard nella zona boreale nel nord della Svezia.
Attraverso questo approccio gli autori pongono alcune questioni:
  • i due afidi rispondono coerentemente alla variazione genetica dell'ospite (G), all'ambiente (A) e all'interazione G x A? Inoltre, su scala locale ci rivolgiamo il rapporto tra genetica ospitanti, chemiotipo ospitante e la formazione di galle su abeti?

  • c'è variazione di tratti geneticamente determinati, come la produzione di composti fenolici, le difese della pianta di abete rosso, e/o di resistenza?

  • la variazione in polifenoli è in grado di aiutare a spiegare i modelli di formazione di galle?

 
Tre modelli sono emersi. In primo luogo, i due afidi galligeni mostrano chiari differenze nella loro risposta alla genetica dell'ospite e all'ambiente. Mentre la genetica influenza in modo significativo l'abbondanza di galleAdelges spp., Sacchiphantes spp. è stata prevalentemente influenzata dall'ambiente suggerendo che l'influenza genetica è più forte in Adelges spp.. In secondo luogo, la variazione della resistenza genetica all'interno della famiglia è alta, di dieci volte verso Adelges spp. (da 0,57 a 6,2 galle / ramo). In terzo luogo, nonostante gli effetti previsti della chimica dell'ospite, le 31 diverse sostanze fenoliche mostrano un'unica associazione con le galle e un test di similitudine ha dimostrato che gli alberi con simili caratteristiche chimiche, non ospitano comunità più simili di galligeni.

Tuttavia, la grande variazione genetica nell'espressione dei tratti e le chiare differenze nel modo in cui i membri della comunità rispondono alla presenza degli ospiti, supporta l'ipotesi che le chiome di abete rosso si differenziano in comunità fenotipiche.
 

La relazione tra i tratti fenotipici e i rapporti delle specie con l'ambiente in un interessante studio condotto in Svezia.

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