Η φαινοτυπική πλαστικότητα των μορφοανατομικών χαρακτηριστικών διευκολύνει την εισβολή του ζιζανίου αλιγάτορα

Ζιζάνιο αλιγάτορα (Alternanthera philoxeroides, Amaranthaceae ) είναι ένα από τα πιο διάσημα φυτά εισβολής στον κόσμο, που αποικίζεται σε υδάτινα και ξηρά χερσαία περιβάλλοντα και είναι εγγενές στις εύκρατες περιοχές της Νότιας Αμερικής. Το ζιζάνιο αλιγάτορα εισβάλλει με επιτυχία σε διάφορα εύκρατα και υποτροπικά περιβάλλοντα, ένα φαινόμενο που έχει μελετηθεί καλά λόγω της φαινοτυπικής πλαστικότητάς του και των υψηλών ρυθμών βλαστικής πολλαπλασιασμού και ανάπτυξης.

Σε μια προσπάθεια να εντοπίσουμε τα χαρακτηριστικά που μπορούν να επιτρέψουν την ταχεία προσαρμογή του ζιζανίου αλιγάτορα σε ζώνες μετάβασης υδρόβιας-γήινης, δειγματοληψήσαμε χερσαία και υδρόβια φυτά και πραγματοποιήσαμε ανατομικές και ιστοχημικές αναλύσεις, εξετάζοντας τη χωροχρονική ανάπτυξη των ιστών της ρίζας και του στόλωνα που προέκυψαν από πρωτογενή και δευτερογενής ανάπτυξη, αερένχυμα και διαπερατότητα αποπλαστικού φραγμού.

Οι προσαρμοστικοί μορφοανατομικοί χαρακτήρες θα βοηθήσουν στην ερμηνεία της ικανότητας αυτού του χωροκατακτητικού φυτού να αποικίζει ένα ευρύ φάσμα οικολογικών περιβαλλόντων. Για τη μελέτη των μορφοανατομικών χαρακτηριστικών και των αποπλαστικών φραγμών, τεμαχίσαμε δείγματα με στερεοσκόπηση με ελεύθερο χέρι. Χρησιμοποιήσαμε πέψη ημιθειικής βερβερίνης-μπλε ανιλίνης και θειικού οξέος για τη χρώση των λωρίδων της Κασπαρίας, κόκκινο 7Β του Σουδάν για τα ελάσματα και την επιδερμίδα της υποβερίνης, ημιθειική βερβερίνη ως κηλίδα ιχνηθέτη για τη διαπερατότητα φραγμού και μπλε τολουϊδίνη O στη δομή της κηλίδωσης.

Γενικά, η μορφολογία του χερσαίου ζιζανίου αλιγάτορα αποτελείται από ριζώματα, κάθετα ριζώματα, στόλωνες και τυχαίες ρίζες. Τα ηλικιωμένα κατακόρυφα ριζώματα, στόλωνες και ρίζες διαδίδουν ριζώματα, στόλωνες και τυχαίες ρίζες. Συγκριτικά, το υδρόβιο ζιζάνιο αλιγάτορα αποτελείται από στόλωνες και τυχαίες ρίζες. Τα ηλικιωμένα στόλόνια πολλαπλασιάζουν βλαστούς και τυχαίες ρίζες. Τα μεσογονάτια των υδρόβιων στολόνων ήταν μακρύτερα από τα χερσαία στόλωνα, είχαν μεγαλύτερη κοιλότητα πνεύμονα και λιγότερα στρώματα δευτερευόντων δακτυλίων ξυλώματος και περίδερμα. Οι διαφορές μεταξύ της δομής των ζιζανίων αλιγάτορα είναι ότι οι υδρόβιες τυχαίες ρίζες προκάλεσαν αερένχυμα και λιγνίνη στον φλοιό, ενώ οι χερσαίες ρίζες εμφάνισαν δευτερογενή ανάπτυξη με υπεράριθμη καμπία και παρέγχυμα διαστολής.

Τα αδιαπέραστα αποπλαστικά φράγματα του ζιζανίου αλιγάτορα αποτελούνται από μια λιγνωμένη επιδερμίδα και ένα ενδοδερμίδιο της τυχαίας ρίζας και στελέχους τόσο σε υδάτινο όσο και σε χερσαίο περιβάλλον. Το χερσαίο στέλεχος και η ρίζα έχουν ένα υποβέρωμα και λιγνιώδες περίδερμο. Η υδρόβια ρίζα έχει λιγνιτικό φλοιό και υποδερμίδα.

Οι ηλικιωμένες χερσαίες ρίζες έχουν υπεράριθμη καμπία και διατατικό παρέγχυμα που παράγει δευτερογενείς αγγειακές δέσμες, παρέγχυμα και τυχαίους οφθαλμούς. Το υπεράριθμο cambia είχε δύο λωρίδες cambium. Το ένα είναι κοινό μεταξύ των δικοτυλήδονων που βρίσκονται στις κορυφογραμμές του πρωτεύοντος ξυλώματος και το άλλο είναι το αποδιαφοροποιημένο παρέγχυμα έξω από το πρωτεύον φλοίωμα.

Οι εναέριοι χώροι αποτελούνται από κοιλότητες και φλοιώδη αερένχυμα στους μίσχους και μεγάλο αερένχυμα στις υδρόβιες ρίζες που παρέχουν οξυγόνο σε βυθισμένα όργανα, όπως παρατηρείται σε άλλα υδρόβια-χερσαία είδη.

Η φαινοτυπική πλαστικότητα των μορφοανατομικών χαρακτηριστικών, όπως τα συστατικά και επαγόμενα αδιαπέραστα αποπλαστικά φράγματα, οι εναέριοι χώροι και η αναπαραγωγική υπεράριθμη καμπία, διευκολύνουν την εισβολή ζιζανίων αλιγάτορα στα υδάτινα-χερσαία περιβάλλοντα μετάβασης. Προτείνουμε τη φαινοτυπική πλαστικότητα των μορφοανατομικών χαρακτηριστικών στα φυτά που μπορεί να προάγουν ευρέως τη διανομή και την πιθανή εισβολή.

Αναφορές:

1. Παν, XY. et al. Επεμβατική Alternanthera philoxeroides:βιολογία, οικολογία και διαχείριση. Acta Phytotaxon. Αμαρτία. 45, 884–900 (2007).
2. Chen, LL. et al. Ιστορική διαδικασία εισβολής και επέκτασης του Alternanthera philoxeroides και η πιθανή εξάπλωσή του στην Κίνα. Βιοδύτες. Sci. 16, 578–585 (2008).
3. Seago Jr., JL. et al. Επανεξέταση του φλοιού της ρίζας σε ανθοφόρα φυτά υγροτόπων σε σχέση με το ερένχυμα. Αννα. Bot. 96, 565–579 (2005).
4. Armstrong, J. et al. Οξυγόνωση φυλλόσφαιρας ριζώματος σε Φραγκμίτες και άλλα είδη σε σχέση με τη δυναμική οξειδοαναγωγικής ροής συναγωγής αερίου, τις οδούς βύθισης και αερισμού. New Phytol. 172, 719–731 (2006).
5. Yang, CD. et al. Ανατομία ρίζας και στελέχους και ιστοχημεία τεσσάρων χόρτων από την πλημμυρική πεδιάδα Jianghan κατά μήκος του ποταμού Yangtze, Κίνα. Flora 206, 653 – 661 ​​(2011).
6. Yang, CD. et al. Ανατομία και ιστοχημεία ριζών και βλαστών σε άγριο ρύζι (Zizania latifolia Griseb.). J. Bot. Τομ. 2014, ID άρθρου 181727 (2014).
7. Zhang, X. et al. Δομικά χαρακτηριστικά του Phalaris arundinacea L. στην πλημμυρική πεδιάδα Jianghan του ποταμού Yangtze, Κίνα. Flora 229, 100–106 (2017).
8. Zhang, X. et al. Ανατομικά και ιστοχημικά χαρακτηριστικά των ριζών και των στελεχών των Artemisia lavandulaefolia και A. selengensis (Asteraceae) στην πλημμυρική πεδιάδα Jianghan, Κίνα. Flora 239, 87–97 (2018).