Plant geographic distribution influences chemical defences in native and introduced Plantago lanceolata populations - Aix-Marseille Université Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Functional Ecology Année : 2024

Plant geographic distribution influences chemical defences in native and introduced Plantago lanceolata populations

Pamela Medina-van Berkum
Eric Schmöckel
  • Fonction : Auteur
Natalia Carrasco-Farias
  • Fonction : Auteur
Jane Catford
Reinart Feldmann
  • Fonction : Auteur
Karin Groten
Hugh Henry
Anna Bucharova
Justin Luong
Julia Meis
  • Fonction : Auteur
Vincensius Oetama
  • Fonction : Auteur
Meelis Pärtel
Sally Power
Astrid Wingler
Beate Rothe
  • Fonction : Auteur
Michael Reichelt
  • Fonction : Auteur
Christiane Roscher
Sybille Unsicker

Résumé

Abstract Plants growing outside their native range may be confronted by new regimes of herbivory, but how this affects plant chemical defence profiles has rarely been studied. Using Plantago lanceolata as a model species, we investigated whether introduced populations show significant differences from native populations in several growth and chemical defence traits. Plantago lanceolata (ribwort plantain) is an herbaceous plant species native to Europe and Western Asia that has been introduced to numerous countries worldwide. We sampled seeds from nine native and 10 introduced populations that covered a broad geographic and environmental range and performed a greenhouse experiment, in which we infested half of the plants in each population with caterpillars of the generalist herbivore Spodoptera littoralis . We then measured size‐related and resource‐allocation traits as well as the levels of constitutive and induced chemical defence compounds in roots and shoots of P. lanceolata . When we considered the environmental characteristics of the site of origin, our results revealed that populations from introduced ranges were characterized by an increase in chemical defence compounds without compromising plant biomass. The concentrations of iridoid glycosides and verbascoside, the major anti‐herbivore defence compounds of P. lanceolata , were higher in introduced populations than in native populations. In addition, introduced populations exhibited greater rates of herbivore‐induced volatile organic compound emission and diversity, and similar chemical diversity based on untargeted analyses of leaf methanol extracts. In conclusion, the geographic origin of the populations had a significant influence on morphological and chemical plant traits, suggesting that P. lanceolata populations are not only adapted to different environments in their native range, but also in their introduced range. Read the free Plain Language Summary for this article on the Journal blog.
Resumen Las plantas que crecen fuera de su distribución nativa pueden enfrentarse a nuevos patrones de herbivoría. No obstante, existen pocos estudios enfocados en explicar cómo la introducción a una nueva área puede afectar los perfiles de defensas químicas de dichas plantas. El objetivo de este estudio fue determinar si existen diferencias significativas en aspectos morfológicos y químicos entre las poblaciones nativas e introducidas utilizando Plantago lanceolata como especie modelo, una herbácea originaria de Europa y Asia occidental que se ha introducido en distintas partes del mundo. Para este estudio, se recolectaron muestras de semillas de nueve poblaciones nativas y diez poblaciones introducidas, cubriendo un amplio rango geográfico. Posteriormente, se llevó a cabo un experimento en invernadero, donde la mitad de las plantas de cada población fueron infestadas con orugas del herbívoro generalista, Spodoptera littoralis . Se midió los rasgos relacionados con el tamaño y la asignación de recursos así como, las diferencias químicas de las raíces y hojas de P. lanceolata , tanto perfiles químicos constitutivos como inducidos. Nuestros resultados revelaron que las poblaciones introducidas se caracterizaban por un aumento de los compuestos químicos de defensa sin comprometer la biomasa de la planta si considerábamos las características ambientales del lugar de origen. Las concentraciones de glucósidos de iridoides y verbascósido, compuestos de defensa predominantes de P. lanceolata , fueron mayores en las poblaciones introducidas que en las nativas. Además, las poblaciones introducidas mostraron mayores tasas de emisión y diversidad de los compuestos volátiles inducidos por herbívoros, así como una diversidad metabolómica similar en las hojas. En conclusión, el origen geográfico de las poblaciones tuvo una influencia significativa en los rasgos morfológicos y químicos de las plantas, lo que sugiere que las poblaciones de P. lanceolata no sólo están adaptadas a diferentes ambientes en su distribución nativa, sino también en su distribución introducida.

Dates et versions

hal-04523272 , version 1 (27-03-2024)

Identifiants

Citer

Pamela Medina-van Berkum, Eric Schmöckel, Armin Bischoff, Natalia Carrasco-Farias, Jane Catford, et al.. Plant geographic distribution influences chemical defences in native and introduced Plantago lanceolata populations. Functional Ecology, 2024, ⟨10.1111/1365-2435.14535⟩. ⟨hal-04523272⟩
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