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livelli costitutivi, dal potenziale di risposta indotto o da entrambi.Qui, i genotipi di pioppo tremulo sono stati propagati e selezionati per rappresentare una gamma di capacità intrinseche per produrre e conservare CT fogliari;le piantine sono state quindi esposte all'infestazione da afide Chaitophorus ea danni meccanici (rottura delle foglie) e l'abbondanza relativa di CT costitutivi e indotti era correlata ai parametri di fitness degli afidi.Come previsto, la fecondità degli afidi era negativamente correlata alle concentrazioni di CT delle piante infestate dagli afidi sebbene fosse più coerentemente correlata ai TP.Mentre i TP aumentavano in risposta al danno, l'induzione della TC era generalmente bassa ed è persino scesa al di sotto dei livelli costitutivi in ​​genotipi più ricchi di CT, suggerendo che i CT costitutivi sono misurazioni più rilevanti della resistenza rispetto ai livelli di CT indotti.La relazione tra le dinamiche di CT e TP con composti fenolici a basso peso molecolare ha ulteriormente suggerito che la catechina (l'elemento costitutivo dei CT) è aumentata in risposta al danno da afide in quantità correlate negativamente con l'induzione di CT e positivamente con i livelli costitutivi di CT e la fecondità degli afidi.Il nostro studio descrive le risposte fenoliche dinamiche a due tipi di danno dettagliati per le principali classi di fenilpropanoidi e suggerisce che la capacità di un genotipo di produrre e immagazzinare CT può essere una misura della resistenza, causata da altri composti fenolici più reattivi come la catechina.Il danno da rottura, tuttavia, sembrava indurre i livelli di catechina in modo opposto, sostenendo che i CT possono rispondere in modo diverso a diversi tipi di danno.Una questione centrale in ecologia è come le piante resistono ai pericoli nel loro ambiente e i composti fenolici sono spesso esplorati per affrontare le proprietà di resistenza delle piante1,2,3.Poiché le piante si sono adattate all'ambiente terrestre, si è verificata una diversificazione del taxon erbivoro delle piante e degli artropodi associati4, parallelamente all'evoluzione e alla diversificazione della via biosintetica del fenilpropanoide5,6.La ricchezza di composti fenolici di questo percorso che troviamo nelle piante oggi supporta molte funzioni protettive e strutturali nello stile di vita terrestre delle piante come le lignine che rafforzano i tessuti, gli antocianidine fotoprotettivi e i fenolici di difesa tossici spesso neutralizzati dalle associazioni di glicosidi.Diversi aspetti biosintetici ed ereditabili di questi gruppi composti sono ben caratterizzati.Il percorso del fenilpropanoide per la pianta dei composti fenolici è reticolato con legami crociati biosintetici tra substrati ed enzimi che collegano i rami laterali7,8,9,10 e la competizione per il substrato può verificarsi durante tutto il percorso.La fenilalanina, ad esempio, agisce sia come elemento costitutivo della proteina che come substrato della via del fenilpropanoide;quindi, collegando insieme il metabolismo generale e specializzato5,11.I glicosidi fenolici salicinoidi (SPG, una delle due principali classi fenoliche di difesa) appartengono a una parte della via biosintetica, che è meno descritta, e qui è stata suggerita la competizione enzimatica per il substrato della salicortina per spiegare la specificità genotipica nei profili SPG del pioppo tremulo europeo ( Populus tremula)12.I tannini condensati polifenolici (CT, la seconda classe principale di classi fenoliche di difesa) sono costituiti da unità di flavan-3-olo (catechina) e nel pioppo tremulo variano considerevolmente in concentrazione, ad esempio in risposta all'aggiunta di azoto antropogenico13, all'età e all'ontogenesi14.La capacità dei genotipi di Aspen di sintetizzare, accumulare e immagazzinare CT è ereditabile15 consentendo la caratterizzazione relativa dei produttori di CT all'interno di una popolazione16.I flavan-3-oli da cui sono costituiti i CT sono prodotti di una via ramificata della biosintesi degli antociani17 e la polimerizzazione ai CT sembra essere un processo non enzimatico durante il quale gli starter e i dimeri di estensione della proantocianidina si assemblano nel vacuolo18, tuttavia non è noto se in anche la degradazione planta delle TC può essere un processo spontaneo.I CT legano le proteine ​​e sono noti per le loro proprietà antimicrobiche19,20,21,22 e deterrenti per gli erbivori masticatori23,24,25,26,27.In caso di danno, vengono indotti composti di difesa e più comprendiamo il metabolismo delle piante sotto stress, più sappiamo che il metaboloma vegetale stressato subisce eventi di massa coerenti dinamici di cui catturiamo solo istantanee di una moltitudine di singoli composti associati, classi di composti e interi percorsi28.In popolamenti di alberi naturalmente variabili, le relazioni correlate tra composti di difesa e antagonisti sono spesso incomplete29,30,31, e sebbene la chimica fenolica e il genotipo possano spiegare i tratti di resistenza per particolari associazioni biologiche, le associazioni comunitarie con i profili fenolici sono spesso deboli15.Eventi casuali possono in parte spiegare le relazioni imperfette, ma l'inducibilità fa muovere anche i profili chimici delle piante bersagli32, sollevando la domanda se i livelli di difesa costitutiva siano correlati alle risposte di difesa indotte, o se uno dei due spieghi meglio le proprietà di resistenza.Le idee sull'allocazione ottimale delle risorse hanno suggerito che gli investimenti metabolici di difesa delle piante sono bilanciati tra i bisogni di crescita e di difesa11,33,34.Potrebbero anche essere previsti investimenti compensativi in ​​pool di difesa diretti ai gruppi antagonisti, tuttavia mentre CT e SPG possono bilanciarsi a vicenda su scala demografica14, non sembra esserci un semplice compromesso tra investimenti in CT e SPG all'interno dei singoli alberi15,19, né quando i genotipi sono raggruppati in comportamenti che caratterizzano i fenotipi estremi del tannino35.Le molteplici vie verso molti pool di composti fenolici, con legami crociati biosintetici tra substrati ed enzimi che collegano i rami laterali del percorso7,8,9,10, possono complicare la nostra capacità di rilevare le interrelazioni tra specifici pool fenolici e la nostra comprensione di come i biotici lo stress può tradursi in priorità biosintetiche della via del fenilpropanoide che rimangono limitate.I comportamenti di induzione in risposta agli antagonisti forniscono indizi specifici sulle priorità metaboliche del fenolo.L'infezione da ruggine biotrofica (Melampsora larici-populina) negli ibridi di pioppo ricchi di CT avvia la via di segnalazione ormonale dell'acido salicilico (SA), causando una sovraregolazione della biosintesi antiossidante del flavan-3-olo, che migliora la tolleranza delle piante all'ossigeno reattivo specie (ROS)20,21.Le infestazioni da afidi condividono molte somiglianze con quelle delle infezioni da agenti patogeni.In Arabidopsis, nella loro ricerca della linfa floema, gli afidi inducono anche la via ormonale SA, generano ROS (come H2O2)36,37,38 e causano accumulo di fenolici di difesa39.Tuttavia, le interazioni difensive fenoliche con erbivori succhiatori penetranti come gli afidi sono state raramente descritte in dettaglio nel pioppo tremulo40.Gli alberi di pioppo tremulo (Populus tremula) sono specie chiave di volta e geneticamente diverse dell'emisfero settentrionale41,42, che come il pioppo tremulo nordamericano (Populus tremuloides), producono composti fenolici di difesa CT e SPG in foglie, corteccia e radici3,23,25,43 ,44 che contribuiscono notevolmente al pool dei fenoli totali (TP)13.In questo studio abbiamo utilizzato i genotipi di Aspen che rappresentavano una gamma di genotipi CT dalla raccolta svedese Aspen (SwAsp)16,45, per studiare la relazione tra le concentrazioni CT costitutive specifiche del genotipo e le risposte indotte dopo due tipi di danno: infestazione da afidi Chaitophorus e meccanica rottura.Mostriamo che la fecondità degli afidi è negativamente correlata sia a TP che a CT ma non a specifici SPG.Mostriamo anche come l'induzione di CT sia associata negativamente ai livelli di CT costitutivi misurati nelle piante di controllo, in contrasto con l'associazione con TP che correlava con l'induzione di flavan-3-oli antiossidanti di catechina.Ciò suggerisce che potrebbero essere gli elementi costitutivi della catechina dei CT a fornire il meccanismo di difesa attiva contro gli afidi.I genotipi SwAsp 5, 23, 36, 47, 51 e 72 di P. tremula45 sono stati propagati da colture di tessuti disponibili presso l'Umeå Plant Science Centre, Svezia e mantenuti nella serra SLU, (temperatura ambiente, 18:6 L:D) Umeå, Svezia fino a 1 settimana prima dell'inizio dell'esperimento nella camera climatica (~ 18 °C, 18:6 L:D, RH ~ 75%).Le piante sono state spostate nella camera climatica una settimana prima di ogni esperimento e l'altezza della pianta è stata misurata in cm (dal suolo al meristema apicale del germoglio più lungo) e il numero di foglie (completamente espanse) è stato contato.Le misurazioni di crescita sono state ripetute non appena l'esperimento era terminato.In due esperimenti bilanciati, i genotipi di pioppo tremulo sono stati sottoposti ai seguenti trattamenti: rottura delle foglie, infestazione da afidi e controlli non trattati.Sono stati utilizzati tre replicati per trattamento, genotipo ed esperimento.Gli esperimenti si sono svolti nel 2007 su piante di 3-4 mesi a circa 1 mese di distanza: dal 9 novembre al 16 novembre ~ Exp1 (utilizzando cinque genotipi) e dall'11 dicembre al 18 dicembre ~ Exp2 (utilizzando sei genotipi).Durante ogni esperimento, piante (che variavano da 40 a 120 cm di altezza attraverso genotipi, esperimenti e punti temporali) crescevano in vasi da 5 l in sabbia mista, torba e terriccio (51:48:1).I vasi sono stati posizionati su sottovasi e posti a terra secondo uno schema casuale con > 80 cm tra le foglie di qualsiasi coppia di piantine, il che ha anche facilitato l'ispezione degli alberi senza rischio di trasferimento di afidi tra di loro.La ricerca sperimentale e gli studi sul campo sulle piante, compresa la raccolta di materiale vegetale, hanno rispettato le linee guida e le normative istituzionali, nazionali e internazionali pertinenti.Le piantine di pioppo tremulo utilizzate in questo studio sono state propagate dalla collezione SwAsp di 106 genotipi di pioppo tremulo (Populus tremula) naturali variabili originari di dodici siti in Svezia fino a 2000 km di distanza.I genotipi della collezione sono conservati in colture di tessuti presso l'Umeå Plant Science Centre.La risorsa SwAsp è disponibile pubblicamente attraverso il contatto con la struttura per la transgenicità del pioppo UPSC https://www.upsc.se/.Nessuna licenza n.o sono necessari requisiti etici per coltivare o trasportare piante o alberi SwAsp all'interno della Svezia.Gli afidi Chaitophorus specialisti a vita libera si trovano comunemente sul pioppo tremulo e la nostra coltura è stata fondata da una colonia come descritto in Ref.46.Venti singoli afidi appartenenti a tre specie sono stati posti singolarmente su alberi di pioppo tremulo alti 60 cm per riprodursi.Per l'esperimento è stata quindi scelta una linea di afidi ben performante.La linea è stata preliminarmente identificata come Chaitophorus populeti.Le immagini che avrebbero dovuto confermare l'identità della specie dopo la conclusione dell'esperimento sono andate però perdute e di conseguenza ci riferiamo alla linea di afidi che abbiamo utilizzato per questo esperimento solo con il nome del loro genere.La foglia spiegata più apicale è stata designata come posizione foglia uno e le foglie progressivamente inferiori sono state numerate in sequenza.A causa della fillotassi che segue una sequenza di sei foglie in Populus (Rif. 47,48, abbiamo applicato trattamenti a sei foglie mature completamente espanse in sequenza ("foglie locali" nella posizione delle foglie numeri 17-12). Le sei foglie proprio sopra il le foglie trattate sono state quindi considerate "sistemiche" poiché erano vascolarizzate con le foglie infestate48, e abbiamo raccolto tre di queste foglie per analisi chimiche (vedi dettagli sotto). Per rompere le foglie abbiamo usato una spazzola di setole di cane per praticare piccoli fori in ciascuna foglia. I fori coprirebbero l'intera superficie fogliare con circa dieci fori per cm2 e un tovagliolo di carta posizionato sotto la superficie durante il trattamento per proteggere la foglia da altri danni. Per il trattamento degli afidi, sei afidi apteri femmine adulte (Chaitophorus sp . provvisoriamente determinato a C. populeti Panzer, 1804) sono stati posizionati singolarmente su ciascuna delle foglie. Diversi Chaitophorus afidi vivono su aspen46, tuttavia l'unico Populus tremula è l'ospite naturale per C. populeti inLa Svezia, sebbene utilizzasse anche P. nigra e P. alba e i loro ibridi nell'Europa meridionale.Sebbene vivessero liberamente, quando posti sulle foglie gli afidi rimanevano e iniziavano la loro attività di indagine41.Dopo aver posizionato gli afidi sulle piante, abbiamo ispezionato attentamente i potenziali movimenti sulle piante per un paio d'ore per assicurarci che gli afidi fondatori rimanessero sulle loro foglie e iniziassero a sondare.Successivamente le piante furono lasciate ispezionare a intervalli di 24 ore, e il numero di ninfe e afidi adulti fu poi contato giornalmente su ogni foglia infestata.L'esperimento era terminato se le forme alate avevano iniziato ad emergere o se era stata rilevata l'assenza di afidi fondatori sulle foglie assegnate su qualsiasi pianta.Prima dell'inizio di ogni esperimento, i livelli di antociani nelle foglie sono stati misurati in modo non distruttivo in base al rapporto di assorbanze a 530 nm (antocianina) e 931 nm (riferimento alla gamma Near Infra-Red) con uno strumento CCM-200A (Opti Sciences, Inc, USA) su tre foglie mature alle posizioni 17–15 (in basso) e alle posizioni 10–8 (in alto).Immediatamente dopo la conclusione dell'esperimento (189 h dopo l'infestazione e il danno, le tre foglie "sistemiche" centrali (posizioni delle foglie 10–8) sono state raccolte da ciascuna pianta e congelate in azoto liquido, mantenute a -80 °C fino a quando non vengono macinate con un mortaio e un pestello raffreddati in azoto liquido e sempre tenuti a - 80 ° C fino all'analisi chimica Per tutte le piante sperimentali il materiale fogliare campionato è stato analizzato per la concentrazione di fenolici e CT totali.Un campione di foglie omogeneizzate da 50 mg (FW) è stato estratto con 1,8 ml di metanolo (80%, v/v).I campioni sono stati agitati su vortex e mantenuti a temperatura ambiente per 30 minuti e quindi centrifugati per 10 minuti a 14.000 giri/min.Il contenuto fenolico solubile totale è stato misurato utilizzando il test Folin-Ciocalteu49 e le quantificazioni sono state calcolate sulla base di una curva standard dell'acido clorogenico (0–40 µg/µl).200 μl del supernatante sono stati liofilizzati in uno speedvac e mantenuti congelati per successive analisi LC/MS.Circa 20 mg (FW) della polvere di foglie sono stati sospesi in 0,5 ml di acetone (70% v/v, 1% di acido ascorbico), lasciati riposare per 1 ora a temperatura ambiente e centrifugati per 10 minuti a 14.000 giri al minuto.Il pellet risultante è stato estratto due volte e l'estratto di acetone è stato essiccato mediante speedvac.Questo estratto purificato è stato quindi utilizzato per determinare i CT solubili, utilizzando il test descritto da Ossipova et al.50 e le quantificazioni sono state condotte utilizzando una curva standard di procianidina (0–80 µg/µl, Merck 42157, Procyanidin B2).Il profilo fenolico è stato determinato mediante UHPLC-TOF MS come descritto in Abreu et al.49.Prima dell'analisi, gli estratti congelati conservati sono stati ricostituiti con 20 μl di metanolo e 20 μl di acqua.2 μl degli estratti vegetali ricostituiti sono stati iniettati e separati su una colonna C18 UPLC™ (2,1 × 100 mm, 1,7 μm) e analizzati con un LCT Premier TOF/MS (tutti di Waters, Milford, MA, USA) in modalità negativa.I file MS sono stati elaborati dal pacchetto software MassLynx 4.1 (Waters Corp.) con un approccio mirato utilizzando un database fenolico interno.Le aree di picco risultanti sono state normalizzate in base a uno standard interno e al peso del campione.I valori fitochimici costitutivi sono stati misurati come mezzi genotipici nelle piante di controllo e questa media genotipica è stata sottratta dal livello indotto dal trattamento per ogni pianta infestata da afide di quel genotipo per fornire il livello di induzione pertinente.Le analisi statistiche sono state condotte in R (R Core Team versione 3.6.3, 201951), pacchetto lme4 versione 1.1-2152 e rsq versione 2.253 e tracciate con ggplot254 incl.estensioni Patchwork, Versione 1.1.155 e facto extra56.In questo manoscritto non sono presentati studi sugli animali.Nessuno studio umano è presentato in questo manoscritto.In questo studio non vengono presentate immagini o dati umani potenzialmente identificabili.I test per la distorsione nei materiali vegetali iniziali non hanno rivelato differenze significative tra le piante selezionate per i due esperimenti (Altezza: P = 0,67, Produzione di foglie: P = 0,79), né tra i tre gruppi di trattamento (Altezza: P = 0,85, Produzione di foglie: P = 0,72).Tuttavia, come previsto15, è stata rilevata una variazione genotipica nelle piante non trattate per la crescita e i tratti chimici con SwAsp72 più alto e SwAsp47 che produce più foglie e con quantità maggiori di antociani (altezza: P <0,0001, produzione di foglie: P <0,01 e livelli di antociani : P < 0,0001, File materiale supplementare S1).Inoltre, sebbene vi siano stati effetti sperimentali significativi (File materiale supplementare S2a–c), gli afidi su SwAsp36 e 51 si sono riprodotti con maggiore successo rispetto agli afidi su SwAsp47 e 72.Per confrontare le forze di induzione del genotipo, i valori di risposta dopo l'infestazione e la rottura sono stati aggiustati mediante sottrazione dalla media specifica del genotipo del gruppo di controllo.Sono stati trovati vari effetti del trattamento per i tratti di crescita e i tratti fenolici in risposta sia all'infestazione da afidi che alla rottura delle foglie (Fig. 1A-D, Tabella 1).L'aumento dell'altezza è stato maggiormente compromesso dal danno nell'Esperimento 1 (Fig. 1A), mentre la produzione di foglie è stata influenzata negativamente dai trattamenti del danno durante l'Esperimento 2 (Fig. 1B).Tuttavia, tutte le piante sono diventate più alte e hanno prodotto foglie durante entrambi gli esperimenti;in nessun caso la crescita stentata è stata assoluta, suggerendo che tutte le piante sperimentali avevano risorse metaboliche di riserva da allocare.I fenolici totali nelle foglie sono sempre aumentati in risposta al trattamento rispetto alle piante di controllo e a velocità definite dall'identità del genotipo e dall'esperimento (Fig. 1C, Tabella 1).I CT sono diminuiti in risposta all'infestazione da afidi (Fig. 1D), con valori di diminuzione maggiori per i genotipi CT innatamente alti SwAsp36 e 72 (Tabella 1)16.Sebbene basate solo su tre repliche per genotipo e trattamento, le risposte coerenti ai due tipi di stress hanno suggerito la specificità del trattamento (Fig. 1, Tabella 1).Un aumento costante della capacità ossidativa totale (TPs) è stato indicato da valori t elevati per entrambi i trattamenti (Tabella 1, infestazione da afidi t = 3,21 ~ P <0,0001 e rottura fogliare t = 5,10 ~ P <0,0001).I livelli di CT non sono cambiati così radicalmente come i TP, ma i nostri risultati hanno suggerito una riduzione dei livelli di tannino in risposta all'infestazione da afidi (t = - 3,09, ~ P ​​<0,0001).Boxplot di fenotipi di crescita e difesa indotti di piantine di pioppo tremulo (di colore grigio dopo il genotipo) dopo infestazione da afidi Chaitophora (cornice rossa), rottura meccanica delle foglie (cornice verde) e controlli (cornice blu).Le risposte includono: (A) altezza;(B) produzione di foglie;e concentrazioni fogliari in mg/g FW di: (C) fenolici totali;e (D) tannini condensati, durante due allestimenti sperimentali avvenuti su piantine dello stesso lotto a distanza di un mese.Le linee orizzontali nei riquadri indicano la mediana e i limiti del riquadro rispettivamente 25 e 75 percentile.Le linee verticali rappresentano l'intervallo di valori per unità testata (n = 3).I mezzi ± se sono dettagliati nella Tabella 1, insieme alle specifiche del test.Nelle due configurazioni sperimentali, le metriche di crescita (altezza e produzione di foglie) erano altamente correlate (Fig. 2, r di Pearson = 0,92) e correlate negativamente al contenuto di foglie di TP (− 0,50 < r di Pearson < - 0,57) e a CT (− 0,67 < r di Pearson < − 0,78).Le misurazioni fenoliche totali includevano le concentrazioni di CT ed erano correlate positivamente (TP e CT: r di Pearson = 0,56).Le distribuzioni bimodali hanno caratterizzato i dati (Fig. 2) seguendo i due set-up sperimentali condotti a distanza di 1 mese.Matrice del diagramma a dispersione che mostra le relazioni correlative a coppie di Pearson tra la crescita delle piante e le risposte di difesa e le risposte di fecondità degli afidi misurate per le piantine di pioppo tremulo di questo studio.I grafici di distribuzione del campione seguono la linea diagonale, i grafici a dispersione dei valori sono mostrati nello spazio triangolare sotto l'asse diagonale e i valori di correlazione di Pearson per le stesse relazioni sono indicati nel triangolo superiore (N = 99).Gli afidi includevano adulti e ninfe su una pianta, fenoli totali (TP) e tannini condensati (CT) in mg/g FW, altezza della pianta in cm e numero di foglie.Gli afidi si riproducono meglio sulle piante più produttive.Il numero totale di afidi (discendenti e fondatori sopravvissuti) era correlato positivamente con i parametri di crescita (0,61 < r di Pearson < 0,63) e negativamente con il contenuto fenolico (-0,65 < r di Pearson < - 0,69).La sopravvivenza degli afidi fondatori non poteva essere spiegata dalle misurazioni fenoliche (Tabella 2), mentre la riproduzione era associata negativamente ai livelli di TP e CT misurati nei controlli non trattati (Tabella 2), sebbene inferiore per i CT rispetto ai TP (Fig. 3).Anche l'antocianina fogliare nelle foglie di colore rosso superiore è associata negativamente alla riproduzione degli afidi (P = 0,058, Tabella 2), tuttavia, non è stato rilevato un forte effetto inibitorio degli afidi per alcun composto fenolico specifico (adattamenti lineari nel file materiale supplementare S4).Boxplot che evidenziano la relazione tra i raggruppamenti fenolici fogliari indotti dopo l'infestazione da afidi e lo sviluppo della popolazione di afidi.(a sinistra) popolazione di afidi (sia adulti che ninfe) in funzione dei CT indotti e (a destra) popolazione di afidi come effetto dei TP indotti.La fenotipizzazione dettagliata dei campioni dell'esperimento 2 mediante cromatografia mirata LC-MS si è concentrata su 16 composti fenolici tra cui la catechina, sei SPG12,49, tre flavonoidi e quattro acidi clorogenici.In un modello PCA, il 33,5% e il 18,5% della varianza è stato spiegato rispettivamente dalle prime due ordinate (Fig. 4A-C, Scree plot nel file materiale supplementare S3).Nel grafico PCA, il genotipo ha comportato una separazione più evidente tra i campioni (Fig. 4B) rispetto al trattamento (Fig. 4A).L'ordinazione mediante PCA dei composti fenolici fogliari (rilevati con LC/MS nell'area di picco) e delle classi dei composti fenolici (fenolici totali e tannini condensati in mg/g FW) nelle piante di pioppo tremulo mostra che l'associazione con il trattamento (A) è meno distinta rispetto al associazione con il genotipo (B).(C) I carichi di PCA evidenziano l'impatto specifico dei composti fenolici inclusi e suggeriscono che tremuloidina, tremulacina, un flavonoide (Flav3) e un acido clorogenico (Chloac1) appartengono ai contributori più forti ai fenotipi fenolici.Abbreviazioni aggiuntive dei composti: Sal (Salicortina), Cinsal (Cinnamoyl Salicortin, Ac-sal (acetilsalicortina), Di-glu (diglucoside), Sa-co (salicoylsalicin), CTs (Tannini condensati), TPs (Fenolici totali).I modelli lineari che testano la relazione tra TP, CT solubili e classi fenoliche specifiche come i flavan-3-oli e gli acidi clorogenici, hanno fornito alcune informazioni interessanti (Tabella 3).In primo luogo, sono state rilevate relazioni più forti per i mezzi genotipici costitutivi di TP e CT rispetto ai valori post-indotti degli stessi.In secondo luogo, le relazioni non erano fortemente confinate ai sottorami all'interno del percorso del fenilpropanoide.Gli effetti del trattamento più forti sono stati riscontrati per la catechina, seguita dall'acido clorogenico3 e dai flavonoidi3 e dall'acido clorogenico1 (Tabella 3).Tuttavia, non è stata rilevata alcuna relazione per gli SPG: salicina, salicortina e tremulacina.In terzo luogo, i composti che erano significativamente correlati a CT e TP avevano generalmente relazioni opposte con CT e TP.Pertanto, i CT hanno spiegato negativamente i livelli di catechina mentre i TP hanno spiegato positivamente lo stesso (il modello completo si adatta a essere trovato nel file dei materiali supplementari S6).Le relazioni inducibili sono state esplorate per CT e TP (Fig. 5).La natura dinamica dei CT era ovvia, con i livelli di tannino specifico del peso secco nel secondo esperimento che scendevano a un settimo delle concentrazioni misurate per le piante nel primo esperimento.Al contrario, i TP sono diminuiti solo della metà tra gli esperimenti 1 e 2 (file materiale supplementare S3).È interessante notare che, per quanto riguarda la relazione con la catechina, sono state trovate forti relazioni tra i valori CT costitutivi di un genotipo (come indicato dai livelli nelle piante di controllo) e le forze induttive misurate sia per CT che per TP.Ciò suggerisce che le risposte di induzione potrebbero essere definite dai livelli di CT di controllo e che una dinamica di difesa potrebbe essere determinata dalla dinamica biosintetica, con relazioni correlative tra pool di composti interagenti, come CT e unità di catechina (File materiale supplementare S5, S7).È interessante notare che la relazione tra TC indotte e catechina differiva tra i due tipi di trattamento in questo studio, supportata da un effetto interattivo del trattamento.Risposte indotte specifiche per genotipo di tannini condensati e glucosidi fenolici totali nelle foglie di pioppo tremulo correlate ai valori fenolici medi dei controlli non trattati dello stesso genotipo.Linea completa = piantine infestate da afidi;Linea punteggiata = danno da rottura.Le specifiche del test sono presentate nella Tabella S2.I fenotipi di crescita e difesa ci consentono di studiare come le piante allocano le loro risorse in condizioni di stress controllato.Abbiamo trovato relazioni definite dal genotipo tra i livelli di CT nelle piante di controllo e il potenziale di induzione.La riproduzione dell'afide Chaitophorus e la dimensione della popolazione erano principalmente correlati ai livelli di CT nelle piante di controllo che erano correlati positivamente con l'induzione di TP e negativamente con l'induzione di CT.Tuttavia, i livelli di TP (che includono CT) sono aumentati dopo il trattamento, così come l'induzione della catechina.Sebbene nessun singolo fenilpropanoide potesse spiegare la sopravvivenza o la fecondità degli afidi, una ridotta TC e un aumento delle riserve di catechine nelle piante infestate da afidi hanno suggerito che la degradazione della CT potrebbe essere coinvolta nella formazione della resistenza nel pioppo tremulo.Di tutte le identità fenoliche, i TP hanno mostrato la relazione negativa più forte con l'infestazione da afidi e quindi hanno offerto la migliore spiegazione per la resistenza (Fig. 4C).Il test Folin-Ciocalteu è un metodo sensibile e riproducibile per valutare l'attività fenolica nei tessuti vegetali;tuttavia, nonostante la sua lunga storia in quel ruolo, la sua affidabilità nella quantificazione dei composti fenolici è discutibile perché il reagente non solo misura i fenoli ma reagisce anche con qualsiasi sostanza riducente, e quindi misura la capacità riducente totale di un campione57,58.Sebbene non siano misurati direttamente in questo studio, le sostanze chimiche reattive ossidative come l'H2O2 possono effettivamente essere il risultato del danno degli afidi negli alberi e nelle erbe, ad esempio, poiché i flavon-3-oli ossidativi vengono sintetizzati in seguito all'infezione da agenti patogeni e all'infestazione da afidi come in Arabidopsis39 e Pioppi59 .Anche la catechina è aumentata dopo il trattamento, corrispondente a una diminuzione dei CT, il che implica che il catabolismo del polimero potrebbe essere un fornitore indiretto di resistenza.Sono stati condotti studi di degradazione al di fuori della pianta vivente, ad esempio in relazione al ricambio di nutrienti negli ecosistemi22 e nelle flore intestinali dei mammiferi57,60, e sebbene la sintesi di CTs sia ben descritta20,21,61, non abbiamo conoscenze sui potenziali enzimi vegetali che potrebbero eseguire tale degrado.Il presente studio mette in evidenza la natura dinamica dei tannini, che variavano di sette volte tra gli esperimenti.Le piante appartenevano allo stesso evento di propagazione ma il secondo lotto per il secondo esperimento è stato tenuto in serra tra l'inizio del primo e il secondo esperimento.Novembre e dicembre sono due dei mesi più bui nella Svezia settentrionale, durante i quali le ore diurne si riducono di circa 2,5 ore fino a 4,3 ore;I nostri risultati suggeriscono che sia l'età delle piante sperimentali che/o le condizioni della serra potrebbero aver influenzato i cloni SwAsp replicati tra i due esperimenti, che sono stati tuttavia condotti in camere climatiche con un clima definito.Da precedenti studi sul campo abbiamo riportato che la dinamica dei tannini dipende dal sito di crescita15 e dalla disponibilità di nutrienti13,22,62.Tuttavia, sebbene i livelli di tannino siano dinamici, sono anche sincronizzati tra i siti di crescita e gli anni consentendo la divisione intra-specifica in genotipi produttori di tannino alto e basso14,19,44,63.Abbiamo scoperto che i genotipi più ricchi di CT riducevano i loro livelli di tannino in modo più forte, il che potrebbe essere causato da una risposta dinamica più rapida e/o da risposte di maggiore ampiezza.È interessante notare che, mentre i livelli di tannino indotti non erano collegati direttamente con le proprietà associate alla resistenza agli afidi, o con l'induzione dei fenilpropanoidi e dei flavonoidi più specifici, le relazioni negative più forti sono state espresse per le unità fenoliche e catechine totali.Ciò supporta l'ipotesi che i tannini siano coinvolti nella dinamica della forza di caduta, come suggerito da Arnold e Schultz64.Infatti, il presente studio suggerisce che: 1. la norma di risposta e la variabilità dei tannini possono essere una chiave dietro la resistenza indotta dal fenolo;2. che l'induzione può tradursi in più bacini di cui uno è la catechina;3. che a tra CT e TP è dinamico e fa parte dell'atto di induzione;e 4. che un individuo ad alto potenziale dinamico può essere riconosciuto come livelli relativamente più elevati di CT costitutivi a livello di popolazione.Proponiamo quindi che sia il potenziale dinamico dei CT di pioppo tremulo (e potenzialmente di qualsiasi specie di albero salicaceo) che modella gli effetti dei tannini nelle piante piuttosto che i livelli "costitutivi" assoluti in qualsiasi singolo albero o popolazione.Le piante percepiscono il danno in modo diverso a seconda dell'agente dannoso.Il riconoscimento iniziale di una minaccia viene trasdotto molecolarmente e quindi guidato da conversazioni ormonali per ottimizzare la risposta di difesa che corrisponde alla minaccia65.Nel presente studio, gli afidi hanno causato un'induzione negativa nelle TC, non abbinata alla risposta alla rottura.Le prove provenienti da analisi LC fenoliche mirate hanno indicato che la catechina è indotta in modo diverso dai due trattamenti;in aumento in risposta agli afidi e in diminuzione in risposta al danno da rottura.Anche alcune altre specie fenoliche come Flavonoid3 e Chlorogenic acid1 sembravano essere influenzate in modo diverso dai trattamenti.I composti fenolici spesso si correlano positivamente all'interno di un sottoramo biosintetico;tuttavia, i percorsi composti specializzati sono solitamente anche altamente reticolati5,6,8,10, aggiungendo potenzialmente stocasticità al profilo fenolico di difesa risultante.Come altri prodotti specializzati, la diversità dei fenilpropanoidi è ampiamente definita dall'aggiunta di porzioni con una specificità di substrato inferiore12, rispetto al metabolismo generale5,6.Per comprendere le priorità e i meccanismi biosintetici alla base di tali dinamiche richiederebbero studi più dettagliati e mirati di quelli presentati qui.Lo stato di modello di Populus, rende il pioppo tremulo eccellente per tali studi.Gli strumenti molecolari disponibili per questo genere consentono approfondimenti unici sulla dinamica delle sostanze chimiche di difesa fenoliche oltre a un potenziale per scoprire relazioni con il metabolismo generale e le proprietà di resistenza.Dal nostro studio qui di sei genotipi di pioppo tremulo, concludiamo che i pioppo tremulo, come fabbriche chimiche, gestiscono le sfide individualmente in base a temi di correlazione tra pool e classi fenoliche.Il nostro studio supporta ulteriormente l'idea che i CT siano buoni indicatori della crescita relativa del genotipo e del potenziale di difesa.È stato a lungo suggerito che i CT abbiano funzioni oltre la difesa.int.Sci.Anna.Può.ris.Nat.int.Sci.Sci.