Home About Browse Search
Svenska


Volatile mediated plant-plant communication in cultivar mixtures

from plant to aphid responses

Dahlin, Iris (2019). Volatile mediated plant-plant communication in cultivar mixtures. Diss. (sammanfattning/summary) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis Agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2019:3
ISBN 978-91-7760-324-5
eISBN 978-91-7760-325-2
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
5MB

Abstract

Modern agriculture is characterized by simplified cropping systems, associated with negative effects on environment, biodiversity and biological control potential. Cultivar mixtures are often presented as a more efficient and sustainable alternative due to additive effects of cultivar properties and pest reduction, but previous studies have provided equivocal results for this claim. Therefore, a better understanding of the processes underlying the effects of crop genotypic diversity on plant and herbivore responses is needed.

Our review of published studies on volatile interactions between plants demonstrates that plant communication is a general event not limited to damaged plants, and that it is more a phenomenon of volatile eavesdropping rather than signalling. Empirical studies in this thesis show that barley plants perceive the growth pattern of their neighbours via volatiles and adapt their own growth strategy accordingly, which can be seen as a preparation for future competition. Field experiments show different trait responses of cultivars grown in mixtures, and that these responses depend on the neighbouring cultivar identity. Plants responded to their neighbours with adaptive and maladaptive growth responses, with increased nitrogen accumulation efficiency, biomass production and grain yield as a result. Aphid populations were generally supressed in these cultivar mixtures; not due to aphid colonization pattern or natural enemy abundance, but possibly induced by volatile interactions between neighbouring plants of different cultivars. Aphid responses to one cultivar in a mixture were neighbour specific and pest suppression was most pronounced when both cultivars in a mixture showed a reduced aphid-plant acceptance after reciprocal volatile exposure in the laboratory. Such individual neighbour responses mediated by volatiles can explain the inconsistent effects of cultivar mixtures in previous research. The findings of this thesis establish a better understanding of volatile communication between plants adding a new dimension to plant behaviour and community processes. Combining cultivars in mixtures based on how they interact with each other is a promising strategy for productive and sustainable agriculture.

Authors/Creators:Dahlin, Iris
Title:Volatile mediated plant-plant communication in cultivar mixtures
Subtitle:from plant to aphid responses
Alternative abstract:
LanguageAbstract
UNSPECIFIED

Modernt jordbruk präglas av förenklade odlingssystem, förknippade med negativa effekter på miljö, biologisk mångfald och biologisk kontrollpotential. Sortblandningar presenteras ofta som ett effektivare och mer hållbart alternativ på grund av additiva effekter av sortegenskaper och minskning av skadegörare, men tidigare studier gav tvetydiga resultat avseende dessa påståenden. Därför behövs en bättre förståelse av de processer som ligger till grund för effekterna av genotypisk mångfald av grödor på reaktioner av växt- och skadegörare.

Vår genomgång av publicerade studier om växtinteraktioner genom flyktiga ämnen visar att växtkommunikation är en allmän händelse som inte är begränsad till skadade växter, och att det är snarare frågan om tjuvlyssning än signalering. Empiriska studier i denna avhandling har visat att kornplantor uppfattar tillväxtmönstren av sina grannar via flyktiga ämnen och anpassa sin egen tillväxtstrategi därefter, vilket kan ses som en förberedelse för framtida konkurrens. Fältförsöken visar olika respons i växtegenskaper av sorter som odlades i blandningar, och att responsen beror på identitet av sorter i närheten. Växter reagerade på sina grannar med adaptiv och maladaptiv tillväxt, med ökat kväveackumuleringseffektivitet, biomassaproduktion och avkastning som följd. Bladluspopulationer undertrycktes i allmänhet i dessa experiment; inte på grund av bladlössens koloniserings mönster eller antalet naturliga fiender, men möjligen inducerat av interaktioner mellan kombinerade sorter genom flyktiga ämnen. Bladlus responsen på en sort i en blandning var grannspecifik och skadedjursbekämpning var mest uttalad när båda sorterna i en blandning visade en minskad växtacceptans efter ömsesidig exponering till flyktiga ämnen i laboratoriet. Sådana individuella reaktioner till grannar som medierats av flyktiga ämnen kan förklara de inkonsekventa effekterna av sortblandningar i tidigare forskning.

Resultaten av denna avhandling ger en bättre förståelse av växtkommunikation genom flyktiga ämnen, vilket lägger till en ny dimension till växtbeteende och samhällsprocesser. Att kombinera sorter i blandningar baserat på hur de interagerar med varandra är en lovande strategi för produktivt och hållbart jordbruk.

Series/Journal:Acta Universitatis Agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2019
Volume:2019:3
Number:2019:3
Number of Pages:53
Papers/manuscripts:
NumberReferences
INinkovic, V, Markovic, D & Dahlin, I (2016). Decoding neighbour volatiles in preparation for future competition and implications for tritrophic interactions. Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 23, pp. 11-17.
IIDahlin, I, Markovic, D, Glinwood, R, Rubene, D & Ninkovic, V (2019). Plants perceive the growth pattern of their neighbors through volatiles and adapt their own growth strategy accordingly (manuscript).
IIIDahlin, I, Kiær, LP, Bergkvist, G, Weih, M & Ninkovic, V (2019). Plasticity of barley in response to plant neighbors in cultivar mixtures (submitted).
IVDahlin, I, Rubene, D, Glinwood, R & Ninkovic, V (2018). Pest suppression in cultivar mixtures is influenced by neighbour-specific plant-plant communication. Ecological Applications 28, pp. 2187-2196.
Place of Publication:Uppsala
Publisher:Department of Crop Production and Ecology, Swedish University of Agricultural Sciences
ISBN for printed version:978-91-7760-324-5
ISBN for electronic version:978-91-7760-325-2
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Article category:Other scientific
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F01 Crop husbandry
H Protection of plants and stored products > H10 Pests of plants
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 4 Agricultural Sciences > 401 Agricultural, Forestry and Fisheries > Agricultural Science
Keywords:biodiversity, future competition, growth pattern, pest management, plant-insect interaction, plant plasticity, plant trait, productivity
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-p-99931
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-p-99931
ID Code:16123
Faculty:NJ - Fakulteten för naturresurser och jordbruksvetenskap
Department:(NL, NJ) > Dept. of Crop Production Ecology
Deposited By: SLUpub Connector
Deposited On:06 May 2019 10:42
Metadata Last Modified:06 May 2019 10:42

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits