Home About Browse Search
Svenska


Plant sex effects on biotic interactions in dioecious willow

Plant sex-specific effects on interactions between Salix viminalis and its herbivores, pollinators and fungal disease

Moritz, Kim K. (2017). Plant sex effects on biotic interactions in dioecious willow. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2017:21
ISBN 978-91-576-8815-6
eISBN 978-91-576-8816-3
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
1MB

Abstract

Sex in dioecious plants affects interactions between plant individuals and the organisms consuming them. Plant-herbivore interactions are affected by plant sex across many plant families, and plant-pathogen infections can be strongly sex-biased. Non-antagonistic consumers of plant materials can also be affected by sex; pollinators often prefer plants of either plant sex. Still, much remains to be investigated of the mechanisms underlying these plant sex effects. In addition, most knowledge of plant-sex biased interactions focus on plant individuals and much less is known of how these effects scale up to groups of plants or populations. Finally, applications of plant sex effects in agricultural systems are lacking.

I established a large-scale field experiment using plots of a dioecious bioenergy crop, the willow Salix viminalis, to investigate what effects individual plant sex, and groups of
males, females or sex-mixes, have on consumer organisms. I measured abundances of the most serious insect pest (Phratora vulgatissima), and one of its main predators
(Anthocoris nemorum). Furthermore, I measured damage caused by roe deer (Capreolus capreolus) and infection of the most serious pathogens (Melampsora spp.) affecting S. viminalis. Finally, I measured effects of S. viminalis sex on pollinator visitation and on pollination in nearby strawberry. I performed laboratory-and greenhouse based
controlled experiments to investigate mechanisms underlying the consumer interactions.

I found that female plants were more seriously affected by the pathogens but that infections were unaffected by plant sex ratio of plots. Neither the pest nor its predator
was affected by plant sex in the field experiments despite effects on some life history traits in laboratory experiments. Roe deer browsing increased in mixed-sex plots, but roe deer did not discriminate between male and female individual plants. Pollinators more often visited male plants but mixed-sex S. viminalis still increased nearby strawberry fruit production.

Conclusions of this thesis are that plant-consumer species pair specificity matter for plant sex effects and that effects from individual plant interactions may differ from
effects on interactions between plant groups and consumers. A better understanding of underlying mechanisms may be key to understanding how plant sex effects can be predicted and generalized. I also conclude that it is likely better to use male, than female, genotypes for S. viminalis plantations.

Authors/Creators:Moritz, Kim K.
Title:Plant sex effects on biotic interactions in dioecious willow
Subtitle:Plant sex-specific effects on interactions between Salix viminalis and its herbivores, pollinators and fungal disease
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Kön hos tvåbyggande (dioika) växter påverkar interaktioner mellan växtindivider och organismer som konsumerar dem. Interaktioner mellan växter och växtätare har visats
påverkas av växtkön i flera växtfamiljer och infektioner av svampsjukdomar kan vara könsskeva. Även ickeantagonistiska konsumenter av växtmaterial kan påverkas av växtkön; pollinatörer föredrar ofta att besöka växter av endera könet. Ändå finns mycket kvar att undersöka gällande mekanismerna som leder till växtkönseffekter på interaktioner. Dessutom rör den kunskap som finns framförallt interaktioner hos individuella växter och mycket mindre är känt om hur dessa effekter påverkar grupper
av växter eller populationer. Slutligen kvarstår tillämpning av den kunskap som finns om könsskeva interaktioner, i lantbruket.

Jag utförde ett storskaligt fältexperiment med en tvåbyggande bioenergigröda, videt Salix viminalis, för att undersöka vilka effekter individens kön och hela grupper av haneller honväxter, eller en mix därav, hade på växtens konsumentorganismer. Jag mätte abundanser av den allvarligaste insektsskadegöraren (Phratora vulgatissima) och en av dess viktigaste naturliga fiender (Anthocoris nemorum). Jag uppmätte även skada orsakad av rådjur (Capreolus capreolus) och infektioner av de allvarligaste
svamppatogenerna (Melampsora spp.) som drabbar Salixodlingar. Slutligen uppmätte jag effekter av växtkön på pollinatörsbesök och på pollinering av närliggande
smultronplantor (Fragaria vesca). För att undersöka mekanismerna bakom interaktioner mellan växten och dess konsumenterutförde jag en serie kontrollerade experiment i labb och växthus.

Jag fann att honväxter hade allvarligare angrepp av svampjukdomen, men också att angreppen var opåverkade av konstellationer av hon- och hanväxter. Varken skadeinsekten eller dess naturliga fiende påverkades av växtkön i fältexperimentet, trots att vissa effekter kunde urskiljas i växthusexperimenten. Rådjursbetning ökade starkt i
fält där växtkönen blandades, men ingen skillnad fanns i betning av han- och honväxter. Pollinatörer besökte hanväxter oftare än honväxter, men en blanding av han- och
honväxter av ledde till större skördar från närliggande smultronplantor.

De huvudsakliga slutsatserna är att artparen som ingår i växt-konsumentinteraktioner kan ha artspecifika könseffekter, att effekterna från växtindividers kön kan skilja sig från effekter från könssammansättning av grupper av växter och att en bättre förståelse av underliggande mekanismer kan vara nyckeln till hur växtkönseffekter kan förstås och generaliseras. Vidare drar jag slutsatsen att hanväxter bör användas i odlingar.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :March 2017
Depositing date:5 March 2017
Volume:2017:21
Number of Pages:60
Papers/manuscripts:
NumberReferences
IMoritz KK, Björkman C, Parachnowitsch AL, Stenberg JA.Effects of plant sex for biological control of insect herbivores in a Short Rotation Coppice willow (submitted manuscript).
IIMoritz KK, Parachnowitsch AL, Julkunen-Tiitto R, Björkman C, Ayres MP, Stenberg JA (2016). Roe deer prefer mixed sex willow stands over monosexual stands but do not discriminate between male and female plants(manuscript).
IIIMoritz KK, Björkman C, Parachnowitsch AL, Stenberg JA (2016). Female Salix viminalis are more severely infected by Melampsora spp. but neither sex experiences associational effects. Ecology and Evolution 6(4), 1154-1162.
IVMoritz KK, Parachnowitsch AL, Björkman C, Stenberg JA. Associational legacy effects of intercropped Salix plant sex on strawberry yield driven by pollination (manuscript).
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Ecology, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-576-8815-6
ISBN for electronic version:978-91-576-8816-3
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F40 Plant ecology
F Plant production > F63 Plant physiology - Reproduction
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Ecology
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Evolutionary Biology
Agrovoc terms:genus, salix, secondary metabolites, herbivores, fungal diseases, pollination, salicaceae, ecosystem services, sweden
Keywords:Dioecy, Plant sex, Secondary metabolites, Herbivory, Fungal disease, Sex-bias, Pollination, Salicaceae, Ecosystem services
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4000
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-4000
ID Code:14132
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Ecology
(S) > Dept. of Ecology
External funders:Energimyndigheten
Deposited By: Kim Karlsson Moritz
Deposited On:06 Mar 2017 12:53
Metadata Last Modified:06 Mar 2017 12:53

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits