Силиконовый короед состав: Силиконовая штукатурка: 9 причин выбрать её!

Содержание

Силиконовые штукатурки с эффектом самоочищения - миф или реальность?

Штукатурная смесь на данной основе представляет собой отделочный материал для облицовки стен. С помощью состава защищают несущие конструкции от влаги, повышают декоративные качества фасада. Материал не нужно затворять водой, поэтому он сразу готов к работе после размешивания. Смесь можно колеровать в различные цвета специальными колеровочными пастами.

Штукатурку для наружных работ, в которой используется силикон, можно наносить при температуре от +5 до +35 градусов Цельсия. Наличие в составе специальных добавок и модификаторов повышают стойкость покрытия к негативным атмосферным воздействиям.

Виды и особенности силиконовой фасадной штукатурки

По сравнению с декоративной штукатуркой на акриловой основе, силиконовая штукатурка является полностью универсальным покрытием с уникальными особенностями — эластичностью, самоочищением, высокой паропроницаемостью и теплоэффективностью.

В зависимости от типа декоративной поверхности материал подразделяется на следующие виды:

  1. Короед. Состав после застывания создает поверхность с хаотично исчерченными линиями и бороздами разной длины. Визуально покрытие напоминает каналы, которые проделывают в древесине насекомые-короеды.
  2. Камешковая. В качестве наполнителя используется мраморная крошка, и после формирования получается фактура в виде плотно уложенных мраморных зерен.

Силиконовая основа материала упрощает технологию нанесения штукатурного состава. Кроме того, слой характеризуется стойкостью к выгоранию под прямыми солнечными лучами и образованию грибков.

Силиконовая штукатурка для фасада: достоинства и недостатки

Если вы покупаете в строительном магазине финишный состав для наружных стен, обратите пристальное внимание на штукатурные смеси на основе силикона. Этот фасадный декоративный материал сохраняет свои характеристики и эстетический внешний вид здания в течение 30-50 лет даже при воздействии снега, дождя, УФ-излучения и резких перепадов тепла/холода в период эксплуатации.

Кроме того, фасадная штукатурка обладает следующими преимуществами:

  • эластичность — за счет наличия в составе вязкой основы полностью исключается появление трещин и щелей даже при усадке строения. Состав легко наносится и выравнивается на поверхности;
  • высокая стойкость к атмосферным воздействиям — силиконовую декоративную штукатурку для фасадов используют в качестве надежной защиты стен и утеплителя от намокания и морозного разрушения;
  • высокая паропроницаемость — штукатурный слой не создает препятствий для отвода конденсата от стен и теплоизоляции, естественного воздухообмена между помещением и внешней средой;
  • биостойкость, защита от образования высолов и пятен — раствор с силиконом рекомендуется выбирать для отделки в любых климатических условиях. На поверхности фасадной стены не образуются белесые пятна, покрытие не поражает грибок и плесень. Кроме того, состав хорошо сохраняет тепло и помогает улучшить теплоэффективность строения;
  • самоочищающийся материал — в отличие от акриловых и цементных растворов, покрытие не притягивает грязь и пыль, а после дождя очищается без участия человека.
    Это свойство подробно рассмотрим ниже.

К недостаткам материала можно отнести только высокую стоимость. Расценки на фасадные работы с применением таких смесей гораздо выше, чем с использованием штукатурок на акриле или цементе. Однако высокое качество, долговечность и эксплуатационные характеристики покрытия стоят затраченных средств.

Самоочищающаяся штукатурка: особенности и характеристики

На протяжении всего срока эксплуатации, стены дома с внешней стороны подвергаются воздействию окружающей среды. Дождь, пыль, грязь, снег, близость к промышленным объектам и транспортным магистралям — все это негативно сказывается на декоративных качествах облицовки. В таких условиях к штукатурным смесям предъявляются повышенные требования, ключевым из которых является наличие самоочищающихся свойств.

Ведущий производитель систем «мокрого» фасада Ceresit разработал новое поколение финишных штукатурок на силиконе с усиленными прочностными компонентами и технологией самостоятельного очищения — Double Dry.

Это решение основано на использовании двойного механизма защиты:

  • В составах повышают водоотталкивающие свойства, что приводит к увеличению стойкости покрытия к поглощению воды. Таким образом, влага с грязью и пылью не проникает в структуру слоя, а остается в виде капель на поверхности.
  • Высокая паропроницаемость покрытия. Поверхность быстро высыхает за счет отличной проводимости пара и так происходит самоочищение штукатурки на фасаде. Даже после сильного дождя облицовка остается в идеальной чистоте.

Использование активных полимерных компонентов и гидрофобных добавок позволяют усилить защиту от проникновения и накопления влаги. Модифицированные минеральные связующие создают трехмерную структуру, придавая покрытию высокую плотность, гладкость и стойкость к прилипанию грязи.

Самоочищающийся фасад дома также обеспечивает хорошую стойкость к механическим повреждениям, препятствует образованию высолов, пятен и сохраняет стабильность цвета в течение всего срока эксплуатации.

Таким образом, лицевая стена дома реже требует реставрационных или ремонтных работ и практически не нуждается в уходе.

Если вы хотите получить больше информации о штукатурках с функцией самостоятельного очищения, обратитесь к специалистам в центры консультации в своем городе. Авторизованные дилеры Ceresit помогут с выбором отделочного материала в соответствии с конкретными условиями применения и бюджетом.


Силиконовая штукатурка для фасада: характеристики, расход и цена

Декоративные силиконовые штукатурки сделаны из полимерных смол. Они имеют пластичную массу и легко укладываются на поверхность. Могут применяться как для облицовки зданий снаружи, так и внутри помещений. В их составе нет опасных соединений, способных причинить вред человеку или окружающей среде. Нанести можно и своими руками, главное – точно следовать инструкции производителя и правильно подготовить основание.

Оглавление:

  1. Технические параметры
  2. Обзор лучших марок
  3. Технология укладки
  4. Критерии выбора и цены

Свойства и характеристики

Смеси на силиконовой основе выпускаются в готовом виде. Их не нужно разводить водой, достаточно лишь перемешать и приступить к ремонту. От обработанной поверхности будет идти характерный запах, но после высыхания он исчезнет.

Положительные качества:

  • Высокая степень адгезии. Если соблюдены все правила укладки и эксплуатации, то отделка не растрескается и не отвалится даже при использовании в суровых климатических условиях.
  • Эластичные. Благодаря этому свойству штукатурки из силикона можно наносить на фасад очень тонким слоем, при этом заделаются все трещины. При подвижности и расширении отделываемого материала она не повредится.
  • Пропускают пар. Составы на основе полимерных смол имеют хорошую паропропускную способность, но меньшую, чем у минеральных растворов.
  • Устойчивы к грибкам и плесени. Не имеют благоприятных условий для жизни спор и микроорганизмов.
  • Гидрофобные. Не накапливают на себе грязь, пыль легко смывается дождем.

Устойчивы к щелочным и кислотным средам, поэтому ими покрывают фасады зданий, находящихся в промышленной зоне. Не выгорают под воздействием ультрафиолетовых лучей. Можно наносить на дома из дерева (если указано производителем). Они не потрескаются во время расширения и сужения древесины за счет отличной пластичности.

Расход штукатурок зависит от типа материала, из которого сделана обрабатываемая поверхность, а точнее, от степени его пористости. Чем больше и крупнее ячейки, тем больше потратится смеси. Также влияет уровень подготовки: ровное и хорошо грунтованное основание требует меньшее количество отделки. В среднем расход – 3 кг/м2. Объем может увеличиться в зависимости от умений исполнителя.

Обзор производителей штукатурки

1. Церезит.

Для фасада используются СТ74 и СТ75, отличаются размером зерен и текстурой: первая – камешковая, а вторая – Короед.

Свойства:

  • готовы к нанесению;
  • являются базой для внесения колера;
  • имеют высокую паропропускную способность;
  • легко отмываются;
  • не боятся солнечных лучей;
  • устойчивы к атмосферным осадкам;
  • экологически чистые и безопасные.

Предназначены для нанесения тонким слоем на основания, сделанные из бетона, цементных и гипсовых штукатурок, гипсокартона, ДСП и так далее. Могут выбираться для фасадов и стен внутри посещений. Силиконовую смесь от Церезит можно укладывать на пенополистирольные и минераловатные плиты. Обладает низкой степенью поглощения воды.

Технические характеристики:

  • плотность – 1,73 кг/дм2;
  • температура применения – от +5 до +30°С;
  • время подсыхания до создания фактурной поверхности – 15 мин;
  • адгезия к бетонным основаниям – не менее 0,3 МПа;
  • количество циклов морозостойкости – не меньше 100;
  • степени пожарной безопасности – Г1, В1, Т1 и Д2;
  • температура эксплуатации – от -50 до +70°С.

Церезит СТ74 и СТ75 становятся полностью устойчивыми к атмосферным осадкам через 1-2 дня (в зависимости от температуры воздуха). Расход: СТ75 2 мм – 2,5-2,7 кг/м2, СТ74 1,5 мм – 2,1-2,5, СТ74 2,5 мм – 3,8-4.

2. Caparol.

Silikon-Fassadenputz K15 имеет аналогичные свойства. Наносится таким же образом, как и Церезит, но обладает лучшей степенью адгезии к бетонным основаниям. Производится белого цвета без блеска, матовая.

Технические характеристики:

  • время высыхания – 12 часов;
  • плотность – 18 кг/м2;
  • адгезия к бетону – не менее 0,9 МПа;
  • температура укладки – от +5 до +35°С.

Расход зависит от размера зерен. Объем штукатурки на 1 м2 с наполнителем по 1,5 мм – 2,5-2,8 кг/м2.

3. Баумит и Вебер.

Baumit SilikonTop Kratz Repro 3,0 мм часто применяется для отделки фасадов из пенобетона или покрытых другими штукатурными составами. Но ее нельзя использовать для зданий из древесины, металла, а также оснований, окрашенных лаками, масляными и полимерными красками.

Средний расход раствора с размером зерен 3 мм – 4,2 кг на 1 м2.

Декоративная смесь Weber имеет еще большую степень адгезии с бетонными поверхностями – 1,2 МПа. Долговечность покрытия – не менее 10 лет. Расход равен 2,6-2,8 и 4-4,2 кг на 1 м2.

Нанесение силиконовых штукатурок

Процесс укладки состоит из следующих этапов:

  1. Удаление выступающих и отваливающихся деталей.
  2. Очистка от старых финишных покрытий.
  3. Заделывание больших трещин и выбоин.
  4. Нанесение грунтовки.
  5. Монтаж смеси.

Перед укладкой силиконовой декоративной штукатурки плоскость следует тщательно подготовить: она должна быть чистой, сухой, без масляных и других пятен. Если имеются места, которые отваливаются или слабо держатся, то их простукивают и снимают ненадежный материал. Впадины и выступающие части поверхности по высоте не должны быть больше зерна. Для выравнивания основания рекомендуется приобрести составы того же производителя. Наносят их заранее – за 3 дня до работы. Чтобы повысить степень адгезии, стены покрывают грунтовкой, это также поможет снизить расход.

Сперва штукатурку перемешивают, если необходимо, то вливают воду из расчета 150 мл (не больше, можно меньше) на 25 кг. Если добавить слишком много жидкости, то она будет испорчена. На фасад наносят нержавеющей теркой, держать ее надо под углом 60° к основе. Толщина слоя должна быть равной величине зерна. Как только смесь перестала приставать к терке, можно начинать создавать текстуру. Для этого используется пластиковая терка. Ее держат параллельно стене, нельзя сильно придавливать инструмент, так как это испортит покрытый участок.

Камешковой разновидности придают текстуру движениями по кругу против часовой стрелки, двигать нужно всегда только в одну сторону. Короед обрабатывают поступательными движениями. Борозды можно делать в любом направлении – вертикальном, горизонтальном, диагональном и так далее. Чтобы поверхность получилась качественной, инструмент следует чаще очищать от состава. Излишки полностью удаляются, а не возвращаются в емкость с готовым раствором. Терку ни в коем случае нельзя мочить в воде или обрызгивать ей.

Если необходимо прекратить работы, то на плоскость наклеивается малярная лента. Поверх нее укладывается смесь и формируется текстура, после чего скотч сразу удаляется. Свежеуложенный раствор легко отмывается водой, полностью застывший можно убрать только механическим способом.

Силиконовые составы нельзя наносить во время дождя, сильного ветра и под прямыми солнечными лучами. На крыше обязательно наличие водосточных труб, чтобы отводить воду от стен.

Советы по выбору и стоимость

Перед тем как купить штукатурку для фасада, необходимо убедиться, что она подходит для основания. На таре должно быть указано, на какие материалы ее разрешено наносить. Следует обращать внимание на температурный диапазон, в котором ее можно использовать. Лучше подобрать варианты, устойчивые к сильным морозам, так как они имеют наибольший срок эксплуатации.

Не стоит путать силиконовые и акриловые виды. Они имеют разные составы и характеристики, а также отличаются по цене. Вторые стоят дешевле, их лучше выбрать в том случае, если нужно снизить расходы на ремонте. Но они имеют не только меньший срок службы, к ним также липнет грязь и пыль. Акрил обладает нейтральной электростатичностью, поэтому не рекомендуется использовать вблизи дорог и в других сильно пылящих местах.

МаркаЦена за 25 кг, рубли
Weber Silicon Короед 2мм3700
Ceresit CT74 Камешковая 2,5 мм4950
Weber Silikon Шуба 2 мм белая4600
Baumit Silikon Top Rille Repro 2 мм4800
Caparol Sylitol-Fassadenputz K 20 Шуба4780

Цвет легко изменяется колером, оттенок может быть любым. Его лучше выбрать того же производителя, что и штукатурный раствор. Единственным недостатком считается высокая стоимость, но, учитывая долговечность, цена полностью себя оправдывает.

Силиконовая штукатурка - вид, характеристики, особенности выбора

Силиконовая штукатурка — популярный отделочный материал, создающий прочное износостойкое декоративное покрытие, надежно защищающее конструкции от неблагоприятных атмосферных воздействий.

Она идеально подходит для декорирования фасадов и отделки внутренних стен и потолков.

 

Рисунок 1. Силиконовая штукатурка на фасаде.

 

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

 

Свойства силиконовой штукатурки

Основным связующим веществом выступает натуральный силикон, придающий отделке уникальные качества:

  • стойкость к механическим воздействиям и температурным перепадам;
  • устойчивость к атмосферным воздействиям, ультрафиолету, кислотам и щелочам;
  • пластичность и легкость нанесения;
  • хорошее сцепление с любыми основаниями;
  • отличныетеплоизоляционные характеристики;
  • не поражается микроорганизмами;
  • большое разнообразие цветов и оттенков;
  • устойчивость к низким температурам и высокой влажности.

Силиконовая штукатурка не трескается под воздействием усадочных деформаций и может применятся в новостройках.

 

Видыштукатурок на основе силикона

Выпускается несколько видов силиконовой штукатурки, отличающихся различной декоративной фактурой на поверхности покрытия:

Штукатурка «Короед», представляющая собой изъеденное насекомыми дерево. Одна из самых популярных видов отделки. Бороздчатая фактура получается за счет минеральных добавок крошки мрамора, кварца или оникса разных фракций. В зависимости от фракций наполнителя варьируется глубина бороздок. Применяетсякак для внутреннего, так и для наружного оштукатуривания.

 

Рисунок 2. Штукатурка «короед».

 

Штукатурка «Барашек». Представляет собой тонкое декоративное покрытие с зернистой структурой. Подходит для нанесения на все минеральные основания, гипсоволокнистые листы, ЦСП внутри и снаружи зданий.

 

Рисунок 3. Штукатурка «барашек».

 

Камешковая штукатурка в качестве наполнителя имеет в своем составе мраморную или гранитную крошку, или искусственные камни разной величины. От размера каменной крошки зависит структура рисунка.

 

Рисунок 4. Камешковая штукатурка.

 

Силикатно-силиконовая.Помимо силиконовых смол имеет в своем составе жидкое калиевое стекло. Повышенная гидрофобность и устойчивость к атмосферным воздействиям делает штукатурку идеальным вариантом для декорирования фасадов. Высокая стоимость не позволяет широко использовать в отделке зданий. Прежде чем выбрать этот вид штукатурки, нужно посчитать экономическую целесообразность ее применения. Кроме того, силикатно-силиконовая штукатурка очень быстро застывает и нужно обладать мастерством для ее нанесения.

 

Рисунок 5. Силикатно-силиконовая штукатурка.

 

Акрило-силиконовая.Изготовленная на основе акриловых полимеров и силиконовой смолы с наполнителями из мраморной крошки и гидрофобизирующими добавками. Отличается повышенной адгезией, эластичностью и низким водопоглощением.

 

Рисунок 6. Акрило-силиконовая штукатурка.

 

Важно. Расход раствора зависит от фракции каменной крошки. Чем меньше зерно, тем тоньше слой и меньше используется раствора.

 

Венецианская штукатурка применяется для отделки внутренних и наружных стен. Изготовленная на основе силиконовых смол, каменной муки из гранита или мрамора и красителей, представляет собой роскошную высококачественную отделку. Особенность изготовления венецианской штукатурки в многослойном покрытии оштукатуренной поверхности натуральным или искусственным воском. Такая отделка не боится влаги и подходит для оформления санузлов, ванных комнат и кухонь

 

Рисунок 7. Венецианская штукатурка в интерьере квартиры.

 

Достоинства и недостатки

Одним из главных достоинств силиконовых штукатурок — длительный срок службы. Отделка может служить до 25 лет, не выгорая и не теряя своей привлекательности даже под влиянием атмосферных воздействий и перепадов температур.

Экологическая чистота и безопасность компонентов раствора позволяет применять отделку в любых жилых помещениях: спальных комнатах, детских, кухнях и гостиных.

Штукатурка создает паропроницаемое дышащее покрытие, обеспечивающее естественный воздухообмен в помещениях. Кроме того, она способна регулировать влажность, впитывая влагу в сырую погоду и отдавая в жару.

Силиконовый состав обладает антистатическими свойствами. Оштукатуренная поверхность не притягивает пыль и не требует особого ухода.

Основной недостаток — высокая стоимость материала, но она компенсируется длительным сроком службы и удобством использования.

 

Правила нанесения

Силиконовая штукатурка — современный отделочный материал, обладающий отличными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Материал отлично подходит для отделки внутренних стен, потолков и наружных фасадов.

Обладая минимальным опытом отделочных работ, имея необходимые инструменты и соблюдая правила и технологию нанесения, не сложно выполнить работы своими руками.

1.Инструменты и приспособления

Для оштукатуривания силиконовыми составами пригодятся:

  • дрель с насадкой для приготовления раствора;
  • кельмы и шпатели для нанесения раствора;
  • металлические и пластиковые терки для распределения и разглаживания штукатурки;
  • валики, кисти, губки для и создания рельефных фактур;

 

Рисунок 8. Инструменты и приспособления для нанесения декоративной штукатурки.

 

2.Приготовление раствора

Силиконовые штукатурки выпускаются полностью готовыми для нанесения. Они поставляются в широком ассортименте расцветок, или белые, в которые можно добавить краситель.

До начала работ стоит рассчитать количество необходимого материала на весь объем работ. В противном случае раствор может закончится в самый неподходящий момент, а смеси из разных поставок могут отличаться по колеру.

Нормативный расход штукатурки указан на упаковке товара.Рассчитать необходимое количество материала вам помогут продавцы-консультанты в магазине.

Количество раствора зависит от толщины штукатурного слоя и от величины наполнителей. Добавьте к необходимому объему 10% на трудно устранимые потери.

Перед применением смесь нужно перемешать. Для этого удобно использовать дрель с насадкой, размешивая раствор на медленных оборотах.

Возможно разбавления силиконовых смесей водой для достижения необходимой консистенции.

3.Подготовка поверхностей

Основания под оштукатуривание должны быть чистыми и сухими.

Если имеются старые декоративные покрытия, убираем их до основания.

При необходимости, заделываем трещины, дефекты и неровности ремонтными составами.

Масляные пятна на поверхности стен и потолков удаляем при помощи уайт-спирита или другого растворителя.

Сухую отремонтированную поверхность покрываем двумя слоями грунтовки, подходящей для силиконовой штукатурки. Второй слой грунта наносим на полностью высохший первый слой.

К оштукатуриванию приступаем не ранее, чем через сутки.

4.Оштукатуривание

Работу можно выполнять вручную или с использованием штукатурной станции.

Эластичная смесь силиконовой штукатурки легко ложится на подготовленную поверхность тонким слоем.

Раствор шпателем наносим на подготовленную поверхность. Толщина слоя должна соответствовать фракции наполнителя. Шпатель при этом держим под углом 60 градусов к поверхности.

После подсыхания раствора пластиковой теркой формируем фактуру узора, которая зависит от направления движения терки.

 

Рисунок 9. Создание фактуры отделки

 

Если планируется рельефная отделка, то ее формируем до застывания раствора специальным валиком, теркой или подручными приспособлениями.

Силиконовая штукатурка подходит для создания различных фактур и объемных рельефных рисунков.

 

Рисунок 10. Сочетание лепнины и силиконовой штукатурки.

 

Гармонично смотрится сочетание различныхцветов и фактур на одном фасаде, внутренних стенах или потолках.

Дизайнерские возможности безграничны при оформлении поверхностей силиконовой декоративной штукатуркой.

 

Рисунок 11. Сочетание цветов и фактур силиконовой штукатурки на фасаде.

 

Минимальное время высыхания силиконовых штукатурок — 8 часов.

 

Важно. На весь период высыхания силиконовой штукатурки необходимо защитить оштукатуренные поверхности от прямых солнечных лучей и сквозняков.

 

Рисунок 12. Способы создания фактур силиконовой штукатурки.

 

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

 

Популярные бренды

Силиконовую штукатурку производят множество компаний, наиболее популярные из них:

  1. Ceresit, от германской компании Henkel, выпускающей штукатурные смеси различных цветов для внутренних и наружных работ. Силиконовые штукатурки поставляются в пластиковых ведрах по 25 килограммов, полностью готовыми к применению.

Экологически чистые смесилегко наносятся, создавая тонкий, но очень прочный слой декоративной облицовки. На каждой емкости находится понятная и подробная инструкция по нанесению декоративной смеси.

 

 

Рисунок 13. Штукатурка Ceresit.

 

 

  1. Силиконовые штукатурки от строительного концерна Weber отличаются повышенным уровнем сцепления к любым основаниям. Высококачественные, устойчивые к образованию трещин смеси предназначены для отделки стен и потолков внутри зданий и оштукатуривания фасадов.

 

Рисунок 14. Штукатурка Weber.

 

  1. Популярная отечественная штукатурка торговой марки Боларс обладает высокой механической прочностью, долгим сроком службы и безупречными эстетическими свойствами. Широкая цветовая палитра позволяет воплотить в жизнь любые дизайнерские решения.

 

Рисунок 15. Штукатурка Боларс.

 

  1. Farbe — силиконовые штукатурки Российского производителя для фасадных работ. Отличаются высокой водостойкостью и паропроницаемостью. Колеруются в различные цвета и оттенки. Срок службы покрытия — не менее 15 лет.

 

 Рисунок 16. Штукатурка Farbe.

 

Важно. Если вы нанимаете мастера для выполнения штукатурных работ, доверьте ему выбор штукатурной смеси.Имея большой опыт работы с различными составами, он сможетподбрать наиболее подходящий состав для вашего ремонта.

 

Особенности выбора

Выбирая материал, обращайте внимание на следующие показатели:

  1. Срок годности. Желательно, чтобы смесь была изготовлена не более двух-трех месяцев назад.
  2. Покупайте материалы в больших строительных магазинах, где меньше вероятность встретить подделку. Кроме того, там обычно соблюдаются условия хранения материала.
  3. Отдавайте предпочтения материалам от надежных и проверенных производителей, давно существующих на строительном рынке.
  4. От размера крошки зависит фактура штукатурки. Для фасадов подойдет штукатурка с зернами крупной фракции. Мелкая фракция создаст более нежную и гладкую фактура поверхности.
  5. Если не удалось подобрать материал подходящего оттенка, приобретайте отдельно краску для штукатурки.

 

Важно. При покупке силиконовой штукатурки всегда требуйте у продавца документы о качестве.

 

Если вы планируете ремонт в квартире, доме или офисе, стоит обратить внимание на силиконовую штукатурку. Правильный выбор материала — гарантия качества, надежности и долговечности декоративной отделки.

 

ТОП 3 лучших товаров по мнению покупателей

Декоративная силиконовая штукатурка для внутренних работ

Силиконовая и силикатно-силиконовая декоративная штукатурка позволяют создавать износостойкие поверхности с разными эффектами, от фантазийного «Короеда» до покрытия с классической камешковой структурой. Производитель Olsta выпускает продукцию на основе силиконовых смол, разрешенную для отделки детских и лечебных учреждений, ванных и кухонь в квартирах, а также для использования на других объектах.

Основные характеристики

  • Высокая адгезия. Декоративная штукатурка с силиконом надежно сцепляется с подготовленным основанием. После высыхания создает прочное покрытие, устойчивое к истиранию и механическим воздействиям.
  • Паропроницаемость. Материал не мешает отводу конденсата, поддерживает естественный воздухообмен. На оштукатуренной поверхности исключен риск появления плесени и грибка.
  • Простота нанесения и ухода. Состав легко наносится на вертикальные поверхности, создавая покрытие с нужным декоративным эффектом. При появлении загрязнений на обработанной поверхности достаточно использовать влажную салфетку.
  • Разнообразные декоративные эффекты. Вы можете купить декоративную силиконовую штукатурку Olsta для создания популярных фактур «Короед», «Шуба» и других. Продукты могут колероваться по каталогам NSC, RAL, Monicolor NOVA. 
  • Устойчивость к ультрафиолету. Первоначальный цвет отделки сохраняется под воздействием солнечных лучей и искусственного освещения в течение заявленного срока эксплуатации.
         

Технология нанесения

Подготовка поверхности

Перед использованием штукатурки стены очищаются от пыли, грязи, остатков старой краски или другого отделочного материала. Важно удалить масляные пятна, так как они создают пленку, ухудшающую адгезию, из-за чего со временем начнется отслаивание и растрескивание. Для грунтования поверхности используйте грунт глубокого проникновения.

Нанесение штукатурки

Материал наносится валиком, кельмой или краскопультом, толщина слоя зависит от размера фракции. Если декоративная силиконовая штукатурка наносится в несколько слоев, каждый из них должен подсыхать. Для полного затвердения составов Olsta требуется 48–72 часа.

Для подробного ознакомления с ассортиментом силиконовых материалов перейдите в раздел «Штукатурки». В карточках каждого продукта указана цена за квадратный метр отделки и средний расход, общую стоимость можно рассчитать в калькуляторе.


ТЕРРАКОАТ СИЛИКОН Декоративная силиконовая штукатурка

Описание

Терракоат Силикон (Terracoat Sil) — готовая к применению рельефная финишная  декоративная штукатурка на силиконовой основе с эффектом “шуба”, “короед” и камешковой текстурой для фасадных и внутренних работ. В состав данного рельефного штукатурного покрытия входят измельчённые наполнители, а также такие компоненты, как пластификаторы и силиконовые присадки, которые значительно повышают паропроницаемость материала, обеспечивая высокое сцепление, долговечность и прочность. Терракоат Силикон можно приобрести, выбрав подходящий вариант из 7-ми видов, которые различаются между собой по типу текстуры — это Гранул, Сахара, XL, Декор, Стандарт, Мелкозернистый, Микро.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
  • Превосходная паропроницаемость
  • Высокий степень устойчивости к влиянию окружающей среды
  • Замечательные адгезийные показатели на большей части поверхностей
  • Высокий уровень гидрофобности
  • Богатая гамма текстур и цветов
  • Позволяет стенам «дышать», пропуская водяные пары в атмосферу
  • Противостоит горению
  • Легко моется (понадобятся моющий раствор и щётка)
СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Терракоат Силикон предназначено для использования в современных системах утепления фасадов зданий, таких как, коммерческие и промышленные комплексы, офисы, заводы, больницы и жилые здания. Текстурное покрытие Терракоат Силикон можно использовать для отделки поверхностей из бетона, ячеистого бетона, пенобетона, силикатного кирпича и т.д.

Терракоат Силикон не рекомендуется к нанесению на поверхности, окрашенные масляными красками или красками, изготовленными на основе мела, лаками, пластмассовые поверхности, деревянные поверхности.

ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ

До начала работ по финишной отделке с помощью состава Терракоат Силикон, следует тщательно очистить исходную поверхность, удалить солевые и масляные пятна, все виды загрязнений и строительную пыль. Также необходимо отремонтировать трещины, сколы и прочие неровности.

ГРУНТОВАНИЕ

Обработка грунтовкой  для новых и старых поверхностей, внутри и на фасадах помещений, необходимо использовать проникающую грунтовку на силиконовой основе Силпрайм.

ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

Перед применением материал необходимо тщательно перемешать, при необходимости разбавить водой, но не более 10% от общего объема.

НАНЕСЕНИЕ И ИНСТРУМЕНТ

Для нанесения с эффектом «шуба» можно использовать, валик, кельму, распылитель. Материал растягивается кельмой по поверхности на толщину слоя, соответствующего текстуре. После этого используется поролоновый валик с крупными порами для раскатывания материала по поверхности и достижения эффекта «шуба». (Декор, Стандарт, Мелкозернистый, Микро)

Для нанесения с эффектом “короед”, Терракоат Силикон XL наносится с помощью нержавеющей стальной кельмы, толщиной как можно ближе к размеру зерна. Растягиваете материал по поверхности до появления не глубоких бороздок. Сразу или спустя некоторое время, в зависимости от микроклиматических условий и от основания, затирается с помощью пластиковой терки. Затирание производится горизонтально, вертикально или круговыми движениями. Спустя несколько минут, обработанное основание можно загладить с помощью чистого стального шпателя. В тех случаях, когда для отделки нужно больше чем одно ведро материала, во избежание появления пятен из-за возможной разницы в цветовых оттенках, материал нужно эгализировать. Т.е. материал для работы берется из емкости, в которую влили и перемешали сразу несколько ведер, по мере расхода в емкость заливается следующее ведро материала. Таким образом, цвет декоративной штукатурки остается ровным по всей наносимой поверхности. Нанесение Терракоат Силикон XL следует производить без остановок, от одного края поверхности до другого. На поверхности в несколько этажей, штукатурку нужно наносить одновременно на всех этажах. В этом случае нанесение начинаем с верхнего этажа. Большие площади рекомендуется разделять соответствующими по ширине желобами, окантовками и другими способами на небольшие поверхности. ВНИМАНИЕ! Из-за неправильно подготовленного основания, проведения работ в неподходящих погодных условиях, пренебрежения правилами эгализации, поверхность может пойти пятнами, разводами или привести к несоответствию однородности цвета по всей поверхности.

Для нанесения с эффектом камешковой текстуры, Терракоат Силикон Гранул и Терракоат Силикон Сахара, следует наносить используя нержавеющую стальную кельму, ее толщина должна быть максимально близка к размеру зерна. Исходя из микроклиматических условий и ориентируясь на впитывающие способности основания, через соответствующий период времени, материал заглаживается, для чего используется пластиковая терка, а работы выполняются аккуратными круговыми движениями. Результатом должна стать равномерно заглаженная и заполненная гранулами поверхность.

Если при работе требуется использования более чем 1 ведра средства, во избежание возможной разницы в оттенках, нужно материал эгализировать. Это значит, что необходимый для работы материал нужно брать из емкости, которая ранее заполнялась одновременно несколькими ведрами средства, по мере необходимости емкость наполняется следующим ведром материала. Такой подход позволит сохранить нужный цвет декоративной штукатурки, оттенок будет ровным по всей поверхности.

Технология нанесение средства Терракоат Силикон Гранул и Терракоат Силикон Сахара подразумевает выполнения процедуры без остановок, поверхность заполняется средством от одного края до другого. При обработке поверхности, площадь которой занимает несколько этажей, следует наносить штукатурку сразу на всех этажах. Нанесение средства необходимо начинать с верхнего этажа. Площади, которые имеют большие размеры, рекомендуется разделять подходящими по ширине желобами, а также окантовками или, применяя другие альтернативные способы, которые позволят получить небольшие поверхности. Обратите внимание! Если основание будет подготовлено неправильно, при выполнении работ в регионах, где погодные условия являются неподходящими для проведения такого вида работ или в случае пренебрежения правилами эгализации, на обрабатываемой поверхности могут возникать пятна, разводы или не будет сохранена однородность цвета.

Инструменты и используемое оборудование после окончания процесса отделки нужно вымыть водой.

КОЛЕРОВКА И ПОДБОР ЦВЕТА

Терракоат Силикон колеруется по цветовой палитре «TERRACO COLOURS» (свыше 1000 цветов). Возможна колеровка по цветовой палитре NCS, RAL и др.
ВНИМАНИЕ! Во избежание различия оттенков, при отделке строительного объекта материалом одного цвета, важно, чтобы весь объем материала был одной и той же партии выпуска. При необходимости докупить цветной материал, обязательным условием является заказ на подгонку цвета по колеру предыдущей партии. Номер партии и дата производства указываются на упаковке.

Продуктрельефная финишная  декоративная штукатурка на силиконовой основе
Присадкисиликон
Разбавительвода, рекомендовано не более 10%
ЦветБелый. Колеровка по цветовой палитре TERRACO COLOURS, NCS, RAL и др.
Полное высыхания24 часа при t +20, относительная влажность 65%
Токсичностьнетоксичен
Срок храненияхранится 24 месяца, не допускается попадание солнечных лучей, замораживание, перепады температур
Упаковка25 кг пластиковые ведра

Силиконовая декоративная штукатурка Короед фасадная для наружных работ

Повышенная паропроницаемость для особо ответственных работ

Материал отлично выдерживает воздействие окружающей среды в течение 10-12 лет. Высокая паропроницаемость полученного покрытия позволяет использовать силиконовый короед с фиброволокном  для отделки ответственных участков при фасадных работах на объектах бизнеса, частных домах и общественных учреждениях.

Гидрофобный, паропроницаемый

Специальные силиконовые добавки в составе придают поверхности особое свойство гидрофобности. За счет этого материал обладает высокими показателями паропроницаемости, при этом сохраняя высокую стойкость с механическим воздействиям и влаге. При попадании жидкости на поверхность, она не проникает внутрь, а стекает по поверхности, при этом сам материал отлично "дышит".

Экологически безопасный

Материал на водной основе, абсолютно не токсичен. Не несет никакого вреда здоровью работников, и людей которые будут находиться в помещении. При попадании на кожу или слизистые оболочки не вызывает раздражений и легко смывается водой (за исключением индивидуальной аллергической реакции).

Способы оплаты

  1. Наличный расчет
  2. Безналичный расчет
  3. Перевод на банковскую карту

После оформления заказа в инернет-магазине с Вами свяжется менеджер для подтверждения заказа и обсуждения способа оплаты.

Новое в линейке декоративных штукатурок

Уважаемые партнеры! Мы рады сообщить вам о расширении линейки декоративных штукатурок. Теперь мы производим силиконовые декоративные покрытия: короед, микрофактурное, среднефактурное и крупнофактурное . Одновременно продолжается развитие бюджетн..

Какую штукатурку использовать для внутренней отделки стен?

В ассортименте компании ODISSEY™ можно выбрать: Интерьерные штукатурки с последующей покраской в нужный цвет. Недорогой материал белого цвета создает структуру, а наносимая сверху краска придает поверхности цвет и стойкость к истиранию, влаг..

Фактурные краски и штукатурки - фасовка 15 кг

Изменилась фасовка декоративных штукатурок. Теперь вместо пакета — удобное пластиковое ведро объемом 15 кг. Данная фасовка позволяет компактно складировать продукцию в европаллеты по 44 шт. (660 кг), а так&nbs..

Расширение ассортимента декоративных штукатурок

С февраля 2008 года мы предлагаем расширенный ассортимент декоративных штукатурок для внутренней отделки и фасадных декоративных штукатурок. Подробнее можно ознакомиться на соответствующих страницах. ..

Новинка – декоративная штукатурка «Короед»

Ассортимент сайта пополнился новой линейкой товаров – декоративная штукатурка «Короед». Материал легко узнать по своеобразному внешнему виду – сглаженная поверхность с глубокими «проточинами». Их рисунок можно регу..

Пример расчета декоративной штукатурки «Короед»

Необходимо произвести отделку фасада указанного дома декоративной штукатуркой «Короед». Дом с размерами 11,3м х 12,8м х 8,60м. Общая площадь фасада, за вычетом окон и дверей, составляет 395 м2. Производим расче..

Особенности применения декоративной штукатурки

Самым главным преимуществом декоративной штукатурки является ее эксклюзивность. В отличие от краски и обоев, декоративная штукатурка гарантирует индивидуальность и неповторимость фасада или интерьера. Создав рисунок и фа..

Штукатурка Короед - 37 фото фактуры

Штукатурка Короед - это стильный и современный отделочный материал для декора интерьеров и фасадов зданий. За счет содержания мелких шариков наполнителя в составе, на поверхности штукатурки остаются бороздки, образующие неповторимый рисунок. Име..

основные виды фактуры, технология нанесения

Содержание:

  1. Виды
  2. Характеристики силиконовой фасадной штукатурки
  3. Требования к штукатурным материалам


Человек всегда стремится к прекрасному, поэтому, гуляя по улице, обращает внимание на внешний дизайн построек.Дизайн и качество отделки фасадов могут многое рассказать о владельце дома. К примеру, о его благополучном финансовом положении может рассказать силиконовая фасадная штукатурка.

Именно поэтому отделка фасада является основной задачей и ей уделяют огромное внимание. Фасад дома можно сделать красивым, причем различными способами. Для этого используется экобонд, сайдинг, плитка из мрамора, но самым востребованным в наши дни можно назвать силиконовое покрытие.

Виды

Фасадная штукатурка по добротности и красоте ничем не проигрывает другим отделочным материалам, а вот стоимость ее очень часто может быть дешевле других покрытий.

В зависимости от основного состава, она бывает:

  1. Минеральная, или полимерная. Цена такого варианта не очень высокая и рассчитана на потребителя с любым кошельком, но качество покрытия самое крепкое из-за содержания цемента как связывающего вещества. У данного вида наблюдается хорошая паропроницаемость, а это значит, что она может «дышать». Если требуется сделать теплоизоляцию, то можно задействовать базальтовую вату или пенополистирол.
  2. Акриловая. Сделана на основе акриловой смолы. Она эластична и способствует устойчивости к перепадам воздушных температур, а также не выгорает на солнце. Прекрасно подходит для использования в климате с повышенной влажностью.
  3. Силикатная. Основные свойства — отличная выносливость к деформированию и трещинам. Силикатный вариант моется и сохраняет первозданность на долгие годы.
  4. Силиконовая. Отталкивает воду, эластичная, устойчивая к действию среды обитания, деформированию и загрязнениям. Срок службы — самый длительный из всех штукатурок. Цены разнообразные, но неизменно высокие, по сравнению со стоимостью остальных видов.

Фасадная штукатурка предлагается разной структуры, которая напрямую зависит от диаметра зерна: короед, с камешками, мозаика. Фактура покрытиям придается при помощи терки или валика из губки.

Характеристики силиконовой фасадной штукатурки

Цена такого покрытия довольно высокая (самый дорогой вариант), поскольку силиконовая основа состава позволяет добавлять любые, самые мелкие частички наполнителя.  За пример можно взять кварцевый песок. Если его добавить, то силиконовая фасадная штукатурка создаст эффект фасада из природного камня.

Такой вид покрытия состоит в основном из силиконовой смолы. Этот вариант подойдет тем, кто решил оштукатурить фасад навсегда или надолго. При своей долговечности покрытие отлично очищается от грязи и отталкивает воду, пропускает пар.

Она имеет свои плюсы:

  1. Цвет не выгорает при прямых солнечных лучах.
  2. Яркость окраски сохраняется надолго.
  3. Покрытие из данного вида материала не боится плесени и грибков.

Вот именно поэтому, несмотря на то что цена довольно высока, данный материал стал королем отделки фасада, если дом находится возле оживленной автострады. Также ее можно применять и внутри зданий, она создает идеальный микроклимат.

Особенности силиконовой штукатурки заключаются в том, что она не поддается растрескиванию от перепадов температур, поэтому использовать ее можно в любых климатических поясах страны.

Она не набирает влагу в стене, поддается равномерному окрашиванию, ее можно использовать в сочетании с утеплением минеральной ватой.

Если говорить, какие минусы имеет данный материал, то он у него один — высокая цена. Но хотя цена высокая, лучше заплатить один раз и избавиться от проблем надолго, чем платить за демонтаж, потом за монтаж теплоизоляции дома, а потом еще за покрытие и покраску — в итоге цена все равно окажется довольно высокой.

Правила нанесения

Перед оштукатуриванием следует поинтересоваться, какова цена данной работы. Это обязательно нужно сделать, чтобы рассчитать свои финансовые возможности.

В наши дни вместо простой штукатурки используют теплоизоляцию фасадов. Это значит, что к фасаду, с помощью дюбелей-зонтиков и специальной сухой клеевой смеси, прикрепляется утепляющий материал, то есть базальтовая вата, дальше идет армированная сетка.

Облицовочным слоем является фасадная штукатурка. Ее использование очень простое, при этом она отлично защитит дом от сырости, но даст возможность проходить воздуху.

Для того чтобы получить разнообразие структуры на поверхности, используют разные наполнители и способы обработки нанесенного материала.

Штукатурка с особыми наполнителями способна повысить и звукоизоляцию строения.

Цена для такой качественной штукатурки приемлема, но все-таки высокая.

Вид силиконовой штукатурки следует выбирать, опираясь на особенности фасада, а также финансовые возможности.

Чаще всего используют шероховатые и рустикальные структуры.

Для воспроизведения шероховатой структуры нанесенная штукатурка затирается движениями рук по кругу. Если больше нравится рустикальная фактура, то движения терки должны быть произвольные и по кругу.

Если требуется фактура песчаника, то применяют минеральную штукатурку с минеральными и кварцевыми наполнителями, фракцией до одного миллиметра. С помощью мелкой крошки фасадная структура становится похожей на камень.

Если не требуется нанесение теплоизоляции, то первый этап подготовительный. Нужно снять старую и ненужную штукатурку, если имеется, конечно.

Если стены построены из кирпича, или блока, или камня, следует расчистить швы приблизительно на один сантиметр.

Для увеличения сцепки фасада со штукатуркой делаются деформационные швы, они предотвращают растрескивание.

Стены обеспыливаются и увлажняются специальной грунтовкой. Материал продается в ведрах, уже готовый к использованию. Но перед началом работы следует внимательно прочитать инструкцию на таре, возможно, придется добавить еще какие-то компоненты.

Штукатурка на стены наносится шпателем вручную, или методом разбрызга, специальным автоматом. Все это требует навыков и опыта работы, так как на стену следует нанести такое количество, которое необходимо. Перерасход силиконовой штукатурки, когда цена на нее совсем немаленькая, может выйти в копеечку.

Если наносить силиконовую штукатурку на фасад самому, то следует уделить внимание некоторым деталям.

Нельзя накладывать материал на недавно отстроенные стены, следует дать дому выстояться, иначе при усадке штукатурка может дать трещины.

Затирать и придавать структуру следует, пока штукатурка не подсохла. Если она успела схватиться, то структурировать ее не получится.

Объем толщины минимального слоя должен зависеть от фракции, то есть размера наполнителя. Чем крупнее наполнитель, тем толще слой штукатурки, чем наполнитель мельче, тем слой тоньше.

Затирается такое покрытие теркой деревянной или алюминиевой, на которую закреплен пенопласт. Прижимают терку всей поверхностью и делают движения по кругу или вертикально рукой.

Требования к штукатурным материалам

Самым основным требованием к штукатурным материалам является их надежность и привлекательный вид. Силиконовая штукатурка отвечает данным требованиям благодаря таким своим качествам, как:

  1. Водонепроницаемость. Дом всегда будет выглядеть хорошо, несмотря на погодные условия, снег, дождь, град. Влага не проникнет вовнутрь дома.
  2. Устойчивость к перемене температуры. Это плюс для зданий, которые расположены в зонах с большой температурной разницей.
  3. Жесткость. Выдерживает разные механические нагрузки и воздействия.
  4. Паропроницаемость. Не ссыхается, воздух свободно перемещается через штукатурку, благодаря чему сохраняется первоначальная структура.
  5. Звуковая изоляция. Штукатурка не позволит проникнуть лишнему шуму в помещение. Очень выгодно, когда есть маленькие дети.
  6. Цветовое и текстурное изобилие.
  7. Простота монтажа.

Это основные сведения о таком популярном сегодня материале, как силиконовая фасадная штукатурка.

Бактериальная микробиота защищает инвазивного короеда от защитного соединения сосны | Микробиом

Сбор образцов

Мы собрали ткани галереи RTB с естественно зараженных деревьев P. tabuliformis на лесной станции Тунланчуань (37 ° 48 ′ с.ш., 111 ° 44 ′ в.д., средняя высота 1400 м; P. tabuliformis 3278 га ) в провинции Шаньси. Образцы галереи (около 0,5 г в сыром весе) сначала гомогенизировали на мелкие кусочки стерильными пинцетами и ножницами, а затем мацерировали в 0.5 мл 10% PBS (фосфатно-солевой буфер) (Sigma) для получения сырых экстрактов, содержащих микробные клетки (галерея микробиоты).

Личинки RTB второй-третьей возрастной стадии были случайно собраны из колоний жуков зараженных сосен-хозяев на лесной станции Тунланчуань. Поверхность жуков стерилизовали отбеливателем, этанолом и дистиллированной водой [10:10:80 (объем: объем)], содержали в инкубаторе с контролируемым климатом (25 ± 1 ° C, относительная влажность = 70%, темнота) и голодали в течение 24 ч до использования.

Биотест выживаемости жуков с микробиотой галереи

Приготовили среду для флоэмы (порошок флоэмы 8 г; бакто-агар 2 г; дистиллированная вода 60 мл) с добавлением нарингенина (2000 мкг г -1 сухой массы среды).Концентрация нарингенина в среде сравнима с концентрацией в сосне-хозяине, индуцированной резидентами Китая грибами [25]. Нарингенин растворяли в этилацетате и смешивали с расплавленной средой для получения соответствующих процентных соотношений по сухой массе (микрограмм нарингенина на грамм сухой среды для флоэмы). Предыдущее исследование показало, что этилацетат не влиял на выживаемость RTB [25].

Образцы тканей из 35 галерей были отдельно промыты с использованием 10% буфера PBS для получения микробиоты галереи, которые были добавлены в среду флоэмы в чашках Петри диаметром 35 мм и затем хорошо перемешаны.Контрольную среду для флоэмы смешивали с 10% буфером PBS. Каждая чашка Петри содержала по одной личинке. Жуков ежедневно проверяли на смертность. Выживаемость личинок RTB рассчитывалась с помощью анализа выживаемости Каплана-Мейера, и сравнения между кривыми выживаемости дополнительно проверялись методом логарифмических рангов (Мантел-Кокс) с использованием GraphPad Prism 6 для статистического анализа (GraphPad Prism Software, Inc., Сан-Диего, США). CA).

Секвенирование и анализ метагенома

Для отбора образцов микробиома галереи, связанного со всеми стадиями жизни RTB, было извлечено 120 образцов из галерей, которые недавно контактировали с живыми яйцами, молодыми личинками, старшими личинками, куколками, половозрелыми имаго и т. Д. атакующих взрослых от хозяина P.tabuliformis деревьев на лесной станции Тунланчуань ( n = 20 для каждой группы). Образцы галереи ( n = 120) были объединены в пробирку на 50 мл (BD falcon) и забуферены стерильной водой MilliQ. Пробирку обрабатывали ультразвуком (50/60 Гц, 117 В, 1,0 А; Branson Ultrasonics, Danbury, CT) в течение 30 с, мацерировали пластиковым пестиком и встряхивали на средней скорости в течение 10 с для отделения микробных клеток от галереи. Жидкость в виде суспензии фильтровали через фильтр 100 мкм (BD falcon) и промывали водой не менее трех раз, затем переносили в другую пробирку на 50 мл.

Фильтрат центрифугировали при 200 × g в течение 5 мин при 4 ° C. К супернатанту добавляли NaCl (при конечной концентрации 0,9%) и 10% SDS (при конечной концентрации 0,063%) с последующей инкубацией при 4 ° C в течение 1 часа для получения автоматического осаждения. Верхнюю фазу осторожно переносили в чистую бутыль, не нарушая осадок, и фильтровали через фильтр с размером пор 70 мкм. Затем фильтрат центрифугировали при 5000 × g в течение 10 минут (4 ° C) для сбора осадка, который ресуспендировали в 400 мл воды MilliQ.Стадию осаждения повторяли. Конечный осадок суспендировали в 5 мл 50 мМ трис-HCl (pH 7,5) и фильтровали через фильтр с размером пор 40 мкм. Пять миллилитров Nycodenz (Nycomed, Осло, Норвегия; плотность примерно 1,3 г / мл; 60% w / v в 50 мМ трис-HCl) осторожно добавляли к 5 мл образца (суспензии) с помощью шприца. игла достаточной длины, чтобы добраться до дна пробирки. Затем образец центрифугировали в откидном роторе (14000 г в течение 40 минут при 4 ° C).Клеточный слой тщательно собирали. Эту суспензию клеток (приблизительно 500 мкл) смешивали с равным объемом стерильной воды в 1,5-мл микропробирке, центрифугировали при 10000 об / мин в течение 1 мин при 4 ° C и использовали для экстракции ДНК с помощью набора Qiagen DNeasy Plant Maxi (Qiagen Sciences , Джермантаун, Мэриленд, США). Секвенирование ДНК проводили с помощью анализатора генома Illumina в Пекинском институте геномики (Шэньчжэнь, Китай).

Необработанные последовательности, полученные из библиотеки Shotgun, были отфильтрованы с помощью обрезки адаптеров, удалив считывания низкого качества и исключив заражение хозяином.Затем чистые данные были собраны ассемблером SOAP denovo [26] с параметрами -d 1 -M 3 -u -F. Были протестированы различные K-меры (49, 55, 59), и значение было выбрано на основе наибольшего N50 собранных каркасов. Контиги (непрерывные последовательности внутри каркасов) более 500 п.н. были сохранены в окончательной сборке, используемой для дальнейших анализов. Для функциональной аннотации MetaGeneMark [27, 28] использовался для прогнозирования ORF собранных контигов. Предсказанные ORF были сгруппированы с использованием CD-HIT с охватом более 90% и минимальной идентичностью 95%, и, наконец, был получен неизбыточный унигенный набор.Unigenes использовались для поиска в базе данных, включающей все последовательности генома микробов, депонированные в GenBank с помощью BLASTn, с e -значение ≤ минимальное e -значение × 10 для дальнейшего анализа [29]. Таксономический уровень каждого унигена определялся алгоритмом на основе наименьшего общего предка (LCA), который применялся в MEGAN [30]. Таксономическая численность оценивалась путем суммирования числа считываний от каждого таксона, которая была получена путем сопоставления всех считываний с униген-набором с использованием SOAPaligner с параметрами по умолчанию [31].Унигены транслировали в белковые последовательности с использованием генетических кодов NCBI. Мы использовали BLASTp для поиска белковых последовательностей предсказанных генов в базах данных KEGG, eggNOG и CAZy со значением e ≤ 1e −5 . Гены с аннотацией KEGG были отнесены к путям KEGG.

Характеристика биодеградирующей активности нарингенина для галерейной микробиоты

Галереи жуков на разных стадиях развития, включая молодых личинок ( n = 7), старших личинок ( n = 13), куколок ( n = 11). ), обычных взрослых особей ( n = 10) и атакующих взрослых стадий ( n = 10) собирали в стерильные флаконы и возвращали в лабораторию для экспериментов. Часть гомогенизированного образца галереи немедленно хранили при -80 ° C в криопробирках объемом 2 мл (Corning, США) для выделения ДНК. Другая часть была использована для оценки его активности по разложению нарингенина. Неочищенные экстракты галереи переносили в 1 мл неорганического культурального раствора, содержащего 1 мМ нарингенин, в стеклянных пробирках, закрывали пробками из силикагеля и инкубировали в течение 72 часов при 30 ° C со встряхиванием (150 об / мин). Здоровая флоэма от шести половозрелых особей P. tabuliformis была выбрана в качестве контроля и обработана так же, как и галереи.После 72 ч инкубации оставшееся количество нарингенина определяли с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) (Agilent, США), следуя ранее описанным процедурам [32]. Активность по разложению нарингенина выражали в микрограммах нарингенина, разложенного на грамм (сухой вес) тканей галереи.

Не было обнаружено значительных различий в биодеградации нарингенина между этими сгруппированными по стадиям галереями, которые все значительно отличались от здоровой флоэмы (дополнительный файл 1: Рисунок S1a, F 5, 51 = 4. 319, P = 0,002). Наблюдались очевидные индивидуальные вариации в активности биодеградации нарингенина для каждой из групп галерей, от менее 2000 мкг г -1 DW до почти 20 000 мкг г -1 DW (дополнительный файл 1: Рисунок S1a). Мы отобрали 19 образцов галереи в диапазоне этого изменения и классифицировали их по уровню активности [низкий (<2000 мкг г -1 DW; 6 образцов), средний (2000-7000 мкг g - 1 DW; 6 образцов). и высокий (7000–20 000 мкг г -1 DW; 7 образцов)] (дополнительный файл 1: рисунок S1b).

Экстракция ДНК, ПЦР и пиросеквенирование

Галереи тканей соответствующих 19 образцов, хранящихся при -80 ° C, были использованы для раздельного извлечения геномной ДНК с использованием E.Z.N.A. Набор Soil DNA Kit (Omega, Bio-Tek, Norcross, GA, USA) в соответствии с инструкциями производителя. Количество ДНК определяли с помощью флуориметра Qubit (Invitrogen, США), а целостность ДНК проверяли с помощью электрофореза в 1% ( w / v ) агарозном геле, окрашенном бромидом этидия. Для анализа бактериального сообщества гипервариабельные домены V1 – V3 гена 16S рДНК были амплифицированы с использованием праймеров 27F (5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3 ') и 533R (5'-TTACCGCGGCTGCTGGCAC-3'; [33]).Праймеры 27F и 533R были модифицированы для пиросеквенирования 454 с использованием химии титана с использованием адаптера конечной конфигурации A-MID-533R и адаптера B-27F. MID представляли собой уникальные для выборки десять баз и устанавливались в соответствии с описанными правилами [34]. Для анализа грибкового сообщества набор праймеров, адаптированный для пиросеквенирования, состоял из адаптера A-MID-ITS 1 (внутренний транскрибируемый спейсер 1; 5'-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3 ') и адаптера B-ITS 4 (5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3' ). Для каждого образца были проведены трехкратные реакции ПЦР, которые составили 0.4 мкл ДНК-полимеразы TransStart FastPfu (TransGen, Biotech, Китай), 4 мкл 5-кратного буфера FastPfu (TransGen), 2 мкл 2,5 мМ dNTP (TransGen), 0,8 мкл 5 мкМ каждого праймера и 10 нг матрицы ДНК. Добавляли ddH 2 O для достижения 20 мкл реакции.

ДНК-матрица из каждого образца использовалась как для бактериальных, так и для грибковых амплификаций. Для бактерий инкубация ПЦР включала начальную стадию денатурации при 95 ° C в течение 2 минут, за которой следовали 27 циклов денатурации при 95 ° C в течение 30 секунд, отжиг при 55 ° C в течение 30 секунд и удлинение при 72 ° C в течение 30 секунд и завершается этапом 5-минутного удлинения при 72 ° C для обеспечения полной амплификации целевой области.Для грибов параметры цикла составляли 1 цикл 95 ° C в течение 2 минут, 35 циклов 95 ° C в течение 30 секунд, 55 ° C в течение 30 секунд и 72 ° C в течение 35 секунд с последующим окончательным удлинением при 72 ° C в течение 5 мин. Отрицательные контроли (пустой образец и отсутствие шаблона) были включены во все этапы процесса для проверки на загрязнение. После объединения ампликонов из трех реакций продукты ПЦР подтверждали с помощью электрофореза в 2% агарозном геле и очищали с помощью набора для экстракции ДНК из геля AxyPrep (Axygen Bioscience, Калифорния, США) в соответствии с инструкциями производителя. Количество чистых продуктов ПЦР определяли с использованием набора QuantiFluor dsDNA System (Promega) с флуорометром QuantiFluor-ST. Пиросеквенирование ампликонов с использованием химии Titanium Lib-L проводили на аппарате 454 Genome Sequencer FLX (Roche), установленном в BGI (Шэньчжэнь, Китай).

Обработка последовательностей

Данные исходной последовательности были обработаны, оценены на качество, назначены образцам и проанализированы с использованием программного пакета QIIME v.1.3.1 [35]. Только те чтения, которые прошли проверку скользящего окна (50 п.н.) (среднее значение Phred> 20) с длиной более 200 п.н., и никаких неоднозначных символов не были включены в анализ.Квалифицированные последовательности были сгруппированы в операционные таксономические единицы (OTU) с 97% сходством последовательностей с использованием конвейера UPARSE программы USEARCH [36, 37], уровня сходства, используемого как для бактерий, так и для грибов [38, 39]. Химеры были проверены с помощью программы UCHIME [40] и удалены в процессе кластеризации. Наиболее распространенная последовательность из каждой OTU была выбрана в качестве репрезентативной последовательности для этой OTU в кластере. Таблица численности OTU была построена путем сопоставления последовательностей всех образцов с репрезентативными OTU (-usearch_global-strand plus-id 0.97) и применив сценарий uc2otutab.py . Репрезентативные OTU были распределены таксономически с использованием классификатора RDP v.2.2 [41] с базой данных генов рРНК SILVA 16S (v.115) [42] для бактерий и с базой данных генов UNITE ITS (v.5.0) [43] для грибов. . Таксономические присвоения с порогом достоверности <70% были отмечены как неклассифицированные.

Анализ данных пиросеквенирования

Кривые разрежения, сгенерированные сценарием рабочего процесса alpha_rarefaction.py в QIIME, были использованы для проверки того, адекватно ли усилия по секвенированию отражают бактериальное и грибковое разнообразие в каждом образце.Количество OTU, индекс разнообразия Шеннона (H '), индекс разнообразия Симпсона (1-D) и индекс равномерности Бузаса и Гибсона (e H' / S) каждого образца рассчитывали с помощью программного обеспечения PAST [44] и сравнивали по категориям (низкая / средняя / высокая) активности биодеградации нарингенина. Относительная численность различных типов и родов в каждой выборке была рассчитана и сравнена между категориями активности с использованием одностороннего дисперсионного анализа (когда данные были нормально распределены) или теста Краскела-Уоллиса (когда данные не были нормально распределены).

Матрица расстояний Жаккара для выборок данных OTU «присутствие-отсутствие» визуализировали с использованием графиков NMDS (неметрическое многомерное масштабирование). Различия в составе между категориями активности были протестированы с использованием ANOSIM (анализ сходства; [45]) с 10 000 перестановок. Для дальнейшего изучения корреляции состава сообщества с активностью по разложению нарингенина, были проведены тесты Мантела с использованием расстояний Жаккара, рассчитанных для данных сообщества, и расстояний Евклида для данных активности (непрерывные данные) между образцами.Значимость статистики Мантеля r была дана после 1000 перестановок. NMDS и ANOSIM были реализованы в PAST, а тесты Mantel были запущены в программном обеспечении R с пакетом Vegan [46] на основе данных о присутствии-отсутствии OTU в сообществах.

Репрезентативные последовательности OTU использовались для построения деревьев объединения соседей. Филогенетическое дерево вместе с данными обилия последовательностей образцов использовалось для взвешенного PCoA Unifrac (анализа главных координат), который учитывает как относительную численность, так и разную длину ветвей в дереве, через онлайн-программу Fast Unifrac [47].Тесты PERMANOVA на основе взвешенного расстояния UniFrac проводились в программе R с пакетом GUniFrac [48]. Данные PCo1 с графиков PCoA были проверены на корреляцию с данными активности. Расстояния Unifrac были измерены между всеми парами образцов. Связь между составом сообщества и активностью (функцией) по разложению нарингенина была дополнительно определена с помощью PLS (частичная проекция методом наименьших квадратов на латентные структуры) с автоматическим масштабированием в SIMCA-P v.11.5 (Umetrics, Швеция; [49]). Переменные X были всеми OTU с относительной численностью, а переменная Y (переменная ответа) была активностью деградации нарингенина. Переменные, которым было предложено преобразовать, были преобразованы логарифмически перед анализом.

Чтобы определить, какие OTU были связаны с конкретными группами активности, мы использовали анализ INDVAL (значение индикатора) [50] в R с пакетом Labdsv . Хорошими индикаторами (OTU) были те, которые имели значимое значение P ( P <0,05) и IV (значение индикатора)> 0,3 [50]. Отобранные OTU с сильными значениями индикаторов использовались в качестве ключевых переменных для проверки их прогностической способности и пригодности для активности по разложению нарингенина с помощью модели PLS в SIMCA-P.OTU (или переменные), примененные к вышеупомянутому анализу, были данными об относительной численности.

Противогрибковые и антибактериальные биоанализы

Галереи мацерировали в 500 мкл 10% буфера PBS и слегка встряхивали для получения сырых экстрактов, содержащих микробиоту. В противогрибковом биоанализе неочищенные экстракты (100 мкл, взятые из каждого образца галереи) получали одну из трех обработок: 100 мкл (1) 10% PBS (в качестве контроля), (2) нистатина и циклогексимида (NC), (3) стрептомицин, пенициллин, нистатин и циклогексимид (SPNC). Было использовано двадцать восемь RTB-галерей. В антибактериальном биоанализе неочищенный экстракт (100 мкл пипеткой) из образцов галереи получил одну из четырех обработок: 100 мкл (1) 10% PBS (в качестве контроля), (2) пенициллин (P), (3) стрептомицин. (S) и (4) стрептомицин и пенициллин (SP). Было использовано семнадцать RTB-галерей. Конечная концентрация антибиотиков составила 5 мг / мл. Продолжительность лечения составила 12 ч при 4 ° C. Затем неочищенные экстракты переносили в 1 мл 1 мМ растворов нарингенина, инкубировали в течение 72 часов, а затем оставшиеся количества нарингенина определяли с помощью ВЭЖХ [25].Было проверено влияние противогрибковых или антибактериальных препаратов на численность бактерий и грибков. После обработки разбавленные неочищенные экстракты наносили на LB и PDA (картофельный агар с декстрозой). Отдельные колонии для каждого возможного вида микробов (первоначально идентифицированных по морфологии колонии) регистрировали, отбирали и затем трижды наносили штрихами. Чистые штаммы идентифицировали с использованием ранее описанных методов [25]. Для этих рандомизированных блочных планов был проведен однофакторный дисперсионный анализ с выборкой галереи и обработкой в ​​качестве двух основных эффектов, за которым следовал тест S-N-K (Стьюдента-Ньюмана-Кеуля) для множественных сравнений.

Эффекты противогрибковой и антибактериальной обработки на деградацию нарингенина сравнивали с использованием как жидких, так и твердых сред. Неочищенный экстракт (100 мкл пипеткой) из образцов галереи получил одну из двух обработок: 100 мкл (1) нистатина и циклогексимида (NC) и (2) стрептомицина и пенициллина (SP). Жидкие условия представляли собой 1 мл 1 мМ растворов нарингенина, как описано выше. Твердые условия представляли собой 50 мкл 1 мМ растворов нарингенина, высушенных на поверхности среды PDA с нанесенными на нее неочищенными экстрактами.Было использовано шесть RTB-галерей. Параметрический тест с парными образцами T использовали для сравнения количества оставшегося нарингенина после воздействия сырых экстрактов между двумя обработками.

Биологический анализ выживаемости жуков с использованием

Novosphingobium sp.

Была приготовлена ​​среда для флоэмы с добавлением нарингенина (2000 мкг г - 1 от сухой массы среды). Новосфингобиум sp. является сильной бактерией, разлагающей нарингенин, которая была выделена из галерей RTB [25].Здесь эту бактерию культивировали в LB, и клетки промывали 10% -ным буфером PBS перед добавлением во флоэмную среду в чашках Петри диаметром 35 мм. Контрольные среды для флоэмы смешивали с 10% буфером PBS. Каждая чашка Петри содержала по одной личинке. Для каждой обработки применяли двадцать личинок RTB, и жуков ежедневно проверяли на смертность. Сравнения между кривыми выживаемости проверяли методом логарифмических рангов (Mantel-Cox), как описано ранее.

Монотерпениловые эфиры в молоди горного соснового жука и выделение в зависимости от пола феромона агрегации транс-вербенола

Значение

транс -Вербенол является критическим феромоном агрегации самок горного соснового жука. Он является производным от соединения защиты хозяина, монотерпена α-пинена. Мы обнаружили, что жуки накапливают монотерпениловые эфиры на ранних этапах жизни. Они могут служить ранее неизвестным резервуаром для выделения феромона агрегации, зависящего от пола, когда самки жуков синхронизируют массовую колонизацию нового дерева-хозяина. Более глубокие знания о феромонной системе горного соснового жука могут дать информацию для прогнозирования вспышек короеда и вторжения в новые места обитания.

Abstract

Недавняя вспышка горного соснового жука (MPB) распространилась на более чем 25 миллионов гектаров сосновых лесов в западной части Северной Америки, затронув виды сосны в уязвимых бореальных и горных экосистемах.Во время начальной колонизации хозяина самки MPB продуцируют и высвобождают феромон агрегации транс -вербенол для координации массовой атаки отдельных деревьев. транс -Вербенол образуется путем гидроксилирования α-пинена, монотерпена защиты олеорезина сосны. Считается, что взрослые самки продуцируют и немедленно выделяют транс -вербенол при встрече с α-пиненом на новом дереве-хозяине. Здесь мы показываем, что оба пола MPB накапливают монотерпениловые эфиры вербенилолеата и вербенилпальмитата во время своего развития в дереве расплода.Вербенилолеат и вербенилпальмитат сохранялись у взрослых самок MPB до момента выхода из расплода, но были истощены у самцов. Взрослые самки высвобождали транс- -вербенол в ответ на лечение ювенильным гормоном III (JHIII). В то время как оба пола продуцировали сложные эфиры вербенила при воздействии α-пинена, только самки ответили на JHIII высвобождением транс -вербенола. Накопление вербениловых эфиров на более ранних стадиях жизни может позволить взрослым самкам высвобождать феромон агрегации транс -вербенол после посадки на новое дерево-хозяин, независимо от доступа к α-пинену.Образование эфиров вербенила может быть частью общей системы детоксикации для преодоления монотерпеновой защиты хозяина у обоих полов, из которой могла развиться специализированная и специфичная для женщин система биосинтеза и высвобождения феромонов.

Нынешняя эпидемия горного соснового жука (MPB; Dendroctonus ponderosae ) затронула более 25 миллионов гектаров сосновых лесов в западной части Северной Америки (1, 2) и распространяется в бореальные леса и чувствительные высокогорные экосистемы (3, 4).Женский MPB продуцирует феромон агрегации trans -verbenol для координации поведения массовой колонизации (5, 6), что позволяет MPB преодолевать защитные механизмы хозяина, такие как токсичные монотерпены (7-9). MPB подвергаются воздействию монотерпенов-хозяев на протяжении большей части своего жизненного цикла от яиц до взрослых особей в коре расплода, за которым следует короткий период появления и рассеивания полета и колонизации коры нового хозяина, где они спариваются и откладывают яйца.

транс -Вербенол, как полагают, продуцируется во время колонизации хозяина самками MPB посредством окисления хозяина монотерпен-α-пинен (8⇓⇓⇓⇓⇓ – 14).Женский MPB также выделяет транс -вербенол при лечении ювенильным гормоном III (JHIII) без одновременного воздействия α-пинена (15, 16). У других видов Dendroctonus воздействие на личинок или куколок высоких уровней паров α-пинена вызывало повышение уровня транс--вербенола у взрослых особей (17). Была выдвинута гипотеза, что некоторые виды Dendroctonus накапливают конъюгаты транс -вербенол на предварительных этапах жизни или продуцируют транс -вербенол de novo (17, 18).Однако, поскольку эти гипотезы были впервые предложены (15, 17), дополнительных доказательств конъюгации или биосинтеза de novo транс -вербенола не было. Микробный биосинтез, по-видимому, не вносит существенного вклада в продукцию транс -вербенола (12, 15, 19).

Здесь мы сообщаем об открытии монотерпениловых эфиров в личинках и куколках MPB, включая вербенилолеат и вербенилпальмитат, которые могут быть частью системы детоксикации монотерпенов у молодых мужчин и женщин MPB, а также могут служить резервуаром для специфических для самок высвобождение транс -вербенола в виде феромона агрегации.

Результаты

Вербениловые эфиры в женских MPB.

Газовая хроматография / масс-спектрометрия (ГХ / МС), анализ метаболитов только что появившихся мужских и женских MPB выявил полоспецифические различия в наборе соединений, которые присутствовали в экстрактах самок, но не самцов (рис. Приложение , рисунки S1 и S2 и таблица S1). Хроматография на диоксиде кремния и гидролиз сложного эфира с последующим анализом ГХ / МС выявили эти соединения в виде сложных эфиров жирных кислот, в основном транс -вербенола вместе с небольшими количествами жирных кислот цис -вербенола, миртенола, миртанола и неизвестного терпенового спирта ( SI Приложение , рис.S3 и S4). Сложные эфиры, специфичные для женщин, были идентифицированы путем сравнения с аутентичными стандартами, такими как вербенилпальмитат, вербенилолеат, миртанилолеат и миртенилолеат (рис. 1 и приложение SI, приложение , рис. S5). цис, -вербенилолеат и транс, -вербенилолеат не разделялись в условиях ГХ, и их нельзя было различить, поскольку эти два соединения имели очень похожие масс-спектры ( SI Приложение , рис. S5). Эти два соединения были количественно определены вместе как «вербенилолеат» в последующих анализах монотерпениловых эфиров в течение жизненного цикла жука и в ответ на лечение.Монотерпениловые эфиры не были обнаружены во флоэме, собранной с расплодных деревьев ( SI Приложение , рис. S6).

Рис. 1. Хроматограмма

ГХ / МС сложноэфирной фракции только что появившихся взрослых жуков ( A ) и стандартов монотерпенилового эфира ( B - F ). Стандарты и фракцию сложного эфира вводили в колонку HP-5 при 30 ° C с использованием охлаждающего инжектора на колонке. Вербенилпальмитат, транс - и цис -вербенилолеат, миртенилолеат и миртанилолеат - все присутствовали во фракции появляющегося женского сложного эфира (красный цвет), но не присутствовали во фракции возникающего мужского сложного эфира (синий цвет).Масс-спектры пиков, обозначенных 1–5, показаны в приложении SI , рис. S5.

Присутствие эфиров вербенила у только что появившихся самок в зависимости от пола.

Вербениловые эфиры, которые представляют собой всего цис-- и транс -вербенилолеатов и пальмитатов, а также миртенилолеат и миртанилолеат, присутствовали в аналогичных количествах у самок и самцов на ранних стадиях жизни личинок первой стадии до окукливания (рис.2 A - D ).Напротив, значимые половые различия появились у только что появившихся взрослых жуков, которые больше не контактировали с тканями расплода. У вылупившихся имаго только самки содержали значительные количества вербенилового, миртенилового и миртанилового эфиров (рис. 2 A - D ). На ранних стадиях жизни до окукливания вербенилолеат был самым распространенным из монотерпениловых эфиров у обоих полов с 250–1500 нг / мг массы тела жука (рис. 2 A ), что было как минимум на порядок выше. чем любой из других монотерпениловых эфиров.Уровни вербениловых эфиров значительно увеличились у куколок мужского пола по сравнению со стадиями личинки (рис. 2 A и B ), а затем снизились и отсутствовали у только что появившихся взрослых самцов. Напротив, хотя уровни вербениловых эфиров у самок были аналогичны уровням самцов на четырех стадиях личинки, они значительно увеличились у обычных взрослых самок и оставались высокими у вылупившихся самок. В отличие от вербенилового и миртанилового эфиров, уровни других монотерпениловых эфиров, в частности периллила и карвилолеата, не зависели от пола и снижались в течение жизненного цикла от личинок раннего возраста до вылупившихся взрослых особей (рис.2 E и F ).

Рис. 2.

Содержание монотерпениловых эфиров у женщин (розовый) и мужчин (синий) в течение жизненного цикла MPB. Столбцы на том же графике с одной и той же буквой существенно не различались по критерию Коновера (α ≥ 0,05). В период от личиночной стадии до общей взрослой стадии развивающиеся жуки остаются на дереве расплода. Tenerals - это взрослые жуки, у которых нет полностью склеротизированной кутикулы, стадия которой длится 7–14 дней. Вылетевшие жуки - это полностью зрелые взрослые особи, которые покидают свое расплодное дерево в поисках нового хозяина. Количества ( A ) вербенилолеата, ( B ) вербенилпальмитата и ( D ) миртанилолеата значительно различались между самками и самцами вылупившихся жуков, как указано стрелками, но не для ( C ) миртенилолеат или периллилолеат ( F ). Не было обнаружено значительных различий для ( E ) карвилолеата ( n = 4).

Вербенилолеат накапливается у только что появившихся самок с наибольшим изобилием в брюшной полости и жировом теле.

Вербенилолеат присутствовал у только что появившихся самок в трех основных частях тела - голове, грудной клетке и брюшной полости - где пищеварительный канал с жировым телом был удален из брюшной полости (рис. 3). Иссечение пищеварительного канала показало, что вербенилолеат был наиболее обильным в слое перивисцерального жирового тела, окружающего пищеварительный канал (рис. 3), с гораздо меньшими количествами в средней кишке, мальпигиевых канальцах и задней кишке.

Рис. 3.

Содержание вербенилолеата в рассеченных тканях формирующейся самки МПБ. Голову, грудную клетку и брюшную полость отделяли, а затем из брюшной полости удаляли пищеварительный канал с мальпигиевыми канальцами и перивисцеральное жировое тело для дальнейшего рассечения на жировое тело, среднюю кишку, мальпигиевы канальцы и заднюю кишку. Звездочкой обозначен живот с удаленным пищеварительным трактом ( n = 4).

Уровни

транс- вербенола увеличились и уровни вербениловых эфиров снизились у женщин, получавших JHIII.

После идентификации вербениловых эфиров у предполетних самцов и самок и их специфического для пола изобилия у только что появившихся самок, мы проверили, влияет ли на их уровни JHIII, который регулирует высвобождение феромона в MPB.Мы также проверили, влияет ли лечение JHIII на уровни свободного вербенола и других монотерпеновых спиртов у взрослых женщин и мужчин. Уровни транс -вербенола увеличились у женщин, получавших JHIII, по сравнению с контрольной группой, получавшей ацетон (фиг.4 A ), в то время как уровни вербениловых эфиров снизились у женщин, получавших JHIII, по сравнению с контрольной группой (фиг. 5 A ). . Уровни цис, -вербенола и миртенола также значительно повышались у женщин в ответ на JHIII (рис.4 B и C ), тогда как соответствующие эфиры уменьшились (рис. 5 B и C ). Обработка JHIII не вызвала повышенных уровней монотерпенолов у мужчин, которым не хватало значительных количеств соответствующих сложных эфиров жирных кислот (Фиг.4 D и 5 D ).

Рис. 4.

Наличие компонентов феромона монотерпенового спирта в MPB после обработки ацетоном, JHIII или 44 (+): 56 (-) α-пиненом. Столбцы на том же графике с одинаковым номером [(+) энантиомер] или той же буквой [(-) энантиомер] существенно не различались по тесту Коновера (α ≥ 0.05). По сравнению с контролем с ацетоном, обработка JHIII значительно увеличивала продукцию ( A ) транс, -вербенола, ( B ) цис, -вербенола и ( C ) миртенола у самок, но не у самцов жуков. Обработка α-пиненом увеличивала продукцию ( A ) транс -вербенола, ( B ) цис, -вербенола и ( C ) миртенола у обоих полов. ( D ) α-Пинен не увеличивал транс, -миртанол, продукт метаболизма β-пинена.Энантиомерные соотношения показаны там, где это уместно ( n = 6).

Рис. 5.

Наличие монотерпениловых эфиров в MPB после обработки ацетоном, JHIII или α-пиненом. Столбцы на том же графике с одной и той же буквой существенно не различались по критерию Коновера (α ≥ 0,05). ( A ) Вербенилолеат, ( B ) вербенилпальмитат и ( D ) миртанилолеат значительно снизились при лечении JHIII у женщин. ( A ) Вербенилолеат, ( B ) вербенилпальмитат и ( C ) миртенилолеат значительно увеличились при обработке α-пиненом у обоих полов ( n = 6).

Уровни

транс- вербенола и сложных эфиров вербенила повышены у женщин и мужчин, подвергшихся действию α-пинена.

Мы проверили влияние паров α-пинена, который является предполагаемым монотерпеновым предшественником вербенола, полученным из хозяина, на уровни монотерпенолов и монотерпениловых эфиров у только что появившихся самцов и самок. Воздействие почти рацемической смеси α-пинена вызывало повышение уровней транс, -вербенола, цис, -вербенола и миртенола, а также повышенное накопление соответствующих сложных эфиров у обоих полов (рис.4 A - C и 5 A - C ). Воздействие α-пинена не вызывало значительного увеличения уровней миртанола, монотерпенола, производного от β-пинена, или накопления миртанилолеата у обоих полов (фиг. 4 D и 5 D ).

Стереохимия монотерпенолов, индуцированная обработкой JHIII и α-пиненом.

Ожидается, что стереохимия монотерпенолов, обнаруженных в MPB, будет зависеть от стереохимии предложенных монотерпенов-предшественников ( SI Приложение , рис.S7). Мы сравнили энантиомерное соотношение монотерпенолов, индуцированное обработкой JHIII или α-пиненом, с энантиомерным соотношением предполагаемых предшественников монотерпена.

Энантиомерное соотношение транс -вербенола, обнаруженного у жуков, различалось при обработке JHIII и α-пиненом. Среднее энантиомерное соотношение транс -вербенола у обработанных JHIII самок составляло 3 (+): 97 (-) для транс -вербенола (фиг. 4 A ). Это соотношение было аналогично соотношению 4 (+): 96 (-) транс -вербенола, который содержал вербениловые эфиры у только что вылупившихся самок ( SI Приложение , рис.S3). Энантиомерное соотношение транс -вербенола, обнаруженное у только что появившихся жуков, подвергшихся воздействию почти рацемического пара α-пинена, составляло 34 (+): 66 (-) у самок (рис.4 A ) и 35 (+): 65 (-) у самцов (рис. 4 B ), что было ближе к соотношению 44 (+): 56 (-) α-пинена, используемого для лечения.

Монотерпениловые эфиры в MPB, подверженные воздействию других монотерпенов.

После наблюдения, что воздействие паров α-пинена приводит к увеличению уровней вербениловых и миртениловых эфиров как у самок, так и у самцов, мы также подвергли только что появившимся взрослым жукам пары других монотерпенов, присутствующих в деревьях-хозяевах, чтобы проверить наличие монотерпениловых эфиров был специфическим для α-пинена или общим эффектом воздействия монотерпена. Самки и самцы индивидуально подвергались воздействию (-) - β-пинена, (-) - лимонена и (-) - β-фелландрена. Воздействие всех этих монотерпенов привело к образованию у жуков монотерпеновых спиртов и соответствующих монотерпениловых эфиров (рис. 6). Часто после обработки одним монотерпеном получали несколько продуктов. Однако идентичность только некоторых сложных эфиров из (-) - β-пинена и (-) - лимонена может быть подтверждена нашими синтетическими стандартами (рис.6 и SI Приложение , рис.S8).

Рис. 6.

ГХ / МС хроматограммы экстрактов самок и самцов жуков, обработанных ацетоном, (-) - лимоненом, (-) - β-пиненом и (-) - β-фелландреном. Монотерпениловые эфиры, ( A ) карвилолеат и периллилолеат были идентифицированы у обоих полов MPB, обработанного лимоненом; ( B ) пинокарвилолеат и миртанилолеат были идентифицированы у обоих полов MPB, обработанного β-пиненом; и ( C ) сложный монотерпениловый эфир присутствует в MPB, обработанном β-фелландреном, но не может быть идентифицирован. Масс-спектры пиков, обозначенных 1–6, показаны в приложении SI , рис. S8.

Обсуждение

Короеды (Scolytidae) обычно используют монотерпеноловые феромоны. Их биосинтез изучен на видах MPB и Ips с использованием геномного (20), транскриптомного (21–23) и протеомного (16) подходов и функциональной характеристики генов (24–28). Ips paraconfusus и I. pini продуцируют монотерпеноловые феромоны ипсенол и ипсдиенол de novo (29⇓ – 31) в процессе, регулируемом JHIII (32).В целом, стратегии производства феромонов короедами предполагают детоксикацию монотерпенов хозяина (33, 34), которая может включать конъюгацию монотерпенов (17), микробное производство (35) и биосинтез de novo (36). .

В контексте нынешнего расширения географии и диапазона хозяев MPB важно понимать, как MPB продуцирует и высвобождает специфический для женщин феромон агрегации транс -verbenol (11, 37). Это включает тестирование способности MPB накапливать монотерпены-хозяева в качестве предшественников феромонов, когда они наиболее подвержены олеорезии сосны в течение своего жизненного цикла до появления взрослых особей из расплодных деревьев.

В подтверждение гипотезы о накоплении транс -вербенола (15, 17, 18), мы идентифицировали монотерпениловые эфиры вербенилолеата и вербенилпальмитата вместе с миртенилолеатом и миртанилолеатом при разработке MPB. Влияние JHIII у женщин на уменьшение вербенилолеата с одновременным увеличением транс -вербенола в отсутствие прямого контакта с α-пиненом подтверждает вывод о том, что эфиры вербенила могут служить пулом метаболитов для специфического для женщин феромона. релиз.JHIII запускает специфичную для пола повышающую регуляцию экспрессии гена, в том числе специфичную для женского среднего кишечника повышающую регуляцию гена эстеразы, как это наблюдается в данных транскриптома (16).

Способность MPB накапливать монотерпены хозяина посредством этерификации гидроксилированных промежуточных продуктов может быть общим механизмом детоксикации монотерпенов сосны, который не зависит от пола. Такая система детоксикации будет аналогична системам различных видов чешуекрылых, которые конъюгируют фитоэкдистероиды с жирными кислотами в качестве механизма детоксикации (38). В MPB повышенная полярность сложного эфира монотерпениловой жирной кислоты по сравнению с монотерпеновым углеводородом вместе с боковой цепью липофильной жирной кислоты может облегчить транспорт и локализацию производного монотерпена в брюшной полости и, в частности, в жировом теле в виде длинной цепи. -срочное хранение сайта.

У женщин с MPB накопление вербениловых эфиров в качестве механизма детоксикации могло в дальнейшем развиться в специфичную для пола феромоновую систему, благодаря которой высвобождение транс -вербенола могло стать независимым от непосредственного контакта с α-пиненом.Присутствие эфиров вербенила становится признаком пола в конце развития MPB в дереве расплода и при появлении жуков. На этой стадии своего жизненного цикла MPB перестают находиться в прямом контакте с монотерпенами расплодных деревьев и еще не вступают в контакт с монотерпенами нового хозяина. Самки сохраняют свои вербениловые эфиры до той стадии, когда они появляются и рассеиваются в поисках нового хозяина, в то время как появившиеся самцы, по-видимому, метаболизируют или иным образом теряют эти соединения.

Монотерпениловые эфиры короткоцепочечных жирных кислот, такие как борнилацетат, были идентифицированы у родственных видов Dendroctonus (39, 40).Монотерпениловые эфиры жирных кислот с более длинной цепью, подобные вербенилолеату, ранее не обнаруживались в Dendroctonus , но действительно существуют в растениях, например, хризантенилгексаноат и октаноат в цветках падуба плоского ( Eryngium planum ) (41) и геранил. , нерил, цитронеллил пальмитат и стеарат в лепестках розы ( Rosa × hybrida ) (42). Интересно, что эти монотерпениловые эфиры также были предложены в качестве резервуара для последующего высвобождения летучих монотерпенолов как части цветочного аромата (42).

Подобно настоящему исследованию, предыдущая работа (12, 15, 19) также показала, что мужской и женский MPB могут продуцировать сходные количества транс -вербенола при обработке α-пиненом. Однако самцы вырабатывали очень мало или совсем не продуцировали транс -вербенол при контакте с новым деревом-хозяином, хотя и самцы, и самки контактируют с производным от хозяина α-пиненом (8, 10). Эти наблюдения предполагают, что транс -вербенол, высвобождаемый женским MPB на новом дереве-хозяине, может высвобождаться, по крайней мере частично, из специфического для женщин резервуара вербениловых эфиров, возможно, запускается воздействием сигналов хозяина и регулируется JHIII.

Предыдущее исследование (11) показало, что энантиомерное соотношение транс--вербенола, высвобождаемого атакующими самками, не соответствует энантиомерному соотношению α-пинена, поставляемого атакованным деревом. Наши результаты показывают, что (-) энантиомер имел небольшое предпочтение в превращении α-пинена в транс -вербенол у взрослых. Однако, по-видимому, предпочтение отдается (-) энантиомеру на стадиях гидроксилирования и этерификации на более ранних стадиях жизни, о чем свидетельствует энантиомерный избыток (-) - транс -вербенола в накопленных сложных эфирах и высвобожденных взрослые женщины.

Результаты, представленные здесь, могут иметь более широкое значение для понимания продукции феромонов у других деструктивных видов Dendroctonus , которые продуцируют транс -вербенол как агрегационный, антиагрегационный или синергистический компонент в их коммуникационных системах. К ним относятся сосновый жук южный ( Dendroctonus frontalis ) (43), сосновый жук ( D. brevicomis ) (44) и красный скипидар ( D. valens ) (33), которые вызывают повреждение по всему телу. леса в Северной Америке и Азии.

Материалы и методы

Химические вещества.

Следующие химические вещества были получены от Sigma-Aldrich: рацемический JHIII [каталожный номер. J2000, Химическая служба рефератов (CAS), нет. 24198–95-6], N , N '-дициклогексилкарбодиимид (DCC, каталожный номер D8002), 4- (диметиламино) пиридин (DMAP, каталожный номер 39405), N , O - бис (триметилсилил) трифторацетамид (BSTFA, № по каталогу 15209), (+) - α-пинен (№ CAS 7785–70-8), (-) - α-пинен (№ CAS.7785–26-4), (-) - карвеол (каталожный номер 1), (-) - миртенол (каталожный номер W343900), олеиновая кислота (каталожный номер O1008), пальмитиновая кислота (каталожный номер P0500), ( S ) - (-) - периллиловый спирт (каталожный номер 218391), стеариновая кислота (каталожный номер 85679), (-) - транспинокарвеол (каталожный номер 80613), (-) - β-пинен (каталожный номер. 112089), (+) - 3-карен (каталожный номер 441619), (-) - лимонен (каталожный номер 218367) и мирцен (каталожный номер M100005). транс -Вербенол [∼20 (+): 80 (-) оптическая чистота, номер партии. W06-00141] и цис -Вербенол [∼20 (+): 80 (-) оптическая чистота, номер партии.CV001129] были получены от PheroTech. (-) - транс -миртанол (каталожный номер 5134 S) был получен от Extrasynthese, а (-) - β-фелландрен был получен путем очистки из скипидара полевой сосны ( Pinus contorta ) компанией Synergy Semiochemicals.

Коллекция MPB и флоэмы.

стеблей сосны, инфицированной MPB ( P. contorta ), собирали около Уистлера, Британская Колумбия, Канада (50 ° 12′46,6 ″ северной широты, 122 ° 53′20,8 ″ западной долготы).В июне 2016 года феромонные приманки MPB (Contech) были прикреплены к деревьям и удалены после атаки через 4 недели. В сентябре 2016 года зараженные деревья были вырублены, а бревна помещены в экранированные клетки при комнатной температуре. Образцы флоэмы были собраны из зараженных бревен. Личинок, куколок и взрослых особей вырезали из зараженных бревен и хранили при -80 ° C. Возраст личинки оценивали по ширине головной капсулы по Блейкеру и Ренььеру (45). Кроме того, каждые 3–4 дня собирали вылупившихся взрослых особей из проверенных клеток.Взрослые MPB были определены по полу по форме седьмого тергита брюшка согласно Lyon (46), а личинки и куколки - с помощью ПЦР.

Определение пола MPB методом ПЦР.

Праймеры для ПЦР, специфичные для пола, были разработаны для определения пола личинок и куколок MPB ( SI Приложение , рис. S9 и S10 и таблица S2). Подобно методу, разработанному для определения пола в Tribolium casteneum (47), эти праймеры амплифицируют области хромосом neo-X и neo-Y в мультиплексной ПЦР. ПЦР самцов (neo-X и neo-Y) дает два основных продукта ДНК, а ПЦР самок (neo-X и neo-X) дает один основной продукт ДНК, обнаруженный на агарозном геле.Праймеры были проверены на 60 взрослых особях мужского и женского пола, которые были разделены по полу с использованием морфологических характеристик (46). ДНК экстрагировали из образцов личинок и куколок, которые предварительно экстрагировали пентаном для анализа транс -вербенилового эфира. Образец 3 MPB объемом около 1 мм использовали для получения 20 мкл экстракта ДНК с использованием набора для насекомых препЖЕМ (ZyGEM) в соответствии с инструкциями производителя.

Лечение МПБ.

Развивающиеся взрослые женщины и мужчины MPB обрабатывались отдельно ацетоном, JHIII, α-пиненом и другими монотерпенами для тестирования продукции транс -вербенола.Для лечения JHIII 0,5 мкл JHIII (20 мг / мл в ацетоне) наносили местно на живот. Местное нанесение 0,5 мкл ацетона служило контролем. Обработанных жуков по отдельности помещали в герметичные стеклянные флаконы объемом 20 мл. Оба энантиомера α-пинена использовали для лечения жуков, поскольку оба энантиомера присутствуют в сосновых хозяевах MPB. В обработках использовалась почти рацемическая смесь [44 (+): 56 (-)] α-пинена, из которых 2 мкл наносили на 1-см фильтровальную бумагу Whatman 2 и помещали в герметичный 20-миллилитровый стакан. флакон с индивидуальным жуком.Жукам позволяли контактировать с фильтровальной бумагой, несущей α-пинен. Другие обработки монотерпеном проводили с 2 мкл (-) - β-фелландрена, 2 мкл (-) - β-пинена или 1 мкл (-) - лимонена, нанесенными на фильтр Whatman 1 см 2 . Жуков обрабатывали в течение 24 ч, а затем извлекали из флакона, замораживали в жидкости N 2 и хранили при -80 ° ° C до экстракции.

Диссекция МПБ.

Вылупившиеся самки были разрезаны на голову, грудную клетку и брюшную полость.Пищеварительный канал был удален из рассеченного живота и разделен на жировое тело (перивисцеральный слой), среднюю кишку, мальпигиевы канальцы и заднюю кишку. Перивисцеральный слой жирового тела окружает пищеварительный канал и был удален чисто, без загрязнения другими тканями. Остальная часть жирового тела (париетальный слой), расположенная между мышцами живота, грудной клетки и головы, не могла быть удалена полностью или полностью и была оставлена ​​на месте.

Экстракция метаболитов.

Замороженных жуков измельчали ​​в 2-мл пробирке Safe-Lock (Eppendorf) на сухом льду с помощью холодного стеклянного стержня для перемешивания и экстрагировали 0.5 мл пентана, содержащего 1 нг / мкл тридекана в качестве внутреннего стандарта. Образцы меньшего размера (личинки первой и второй возрастных стадий и рассеченный пищеварительный канал) экстрагировали 0,1–0,25 мл пентана. Из одной пробирки извлекали одну личинку, куколку или взрослую особь. Образцы извлекали из сухого льда, давали ему оттаять в течение нескольких минут и центрифугировали в течение 20 с при 2000 × g . Образцы снова замораживали на сухом льду, и супернатант пентана переносили в стеклянный флакон желтого цвета на 2 мл (Agilent). Жуков добыли второй раз с 0.5 мл пентана, и два экстракта были объединены. Для удаления избыточного количества жирных кислот из образца к объединенному пентановому экстракту добавляли 400 мкл 1 мМ карбоната аммония (pH 8) и встряхивали. Образец центрифугировали в течение 10 мин при 3000 × g , и слой пентана удаляли для анализа с помощью ГХ / МС. Образцы флоэмы экстрагировали 1,5 мл метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) (Sigma-Aldrich).

Идентификация сложных эфиров монотерпениловых жирных кислот в женских MPB.

Для идентификации специфических для самок соединений, обнаруженных в виде сложных эфиров в вылупившихся жуках, экстракты самцов и самок жуков обрабатывали отдельно с помощью хроматографии на силикагеле и гидролиза сложного эфира.Экстракты жуков упаривали досуха, повторно растворяли в 0,2 мл гексана, загружали в колонку с силикагелем (300 мг) (каталожный № S2509; Sigma) и промывали 4 мл гексана для удаления алканов. Сложные эфиры элюировали 6 мл 1% (об. / Об.) МТБЭ в гексане. Для гидролиза сложных эфиров 3 мл сложноэфирной фракции упаривали досуха и гидролизовали повторным растворением в 0,5 мл 0,3 М метанольного гидроксида калия и инкубацией при 75 ° C в течение 1 ч в запечатанном флаконе объемом 2 мл из желтого стекла (каталожный номер. 5182–0716; Agilent).Затем выделившиеся спирты дважды экстрагировали 0,5 мл пентана. Фракцию сложного эфира и спирты, полученные гидролизом, анализировали с помощью ГХ / МС.

Синтез стандартов монотерпенилового эфира.

Монотерпениловые эфиры были синтезированы этерификацией по Стеглиху (48) для идентификации женских специфических сложных эфиров. Количества 35 ммоль жирной кислоты и 105 ммоль монотерпенола объединяли в 1 мл CH 2 Cl 2 и помещали на лед и 0,2 мл охлажденного льдом раствора CH 2 Cl 2 , содержащего 39 ммоль DCC и 3.Добавляли 5 ммоль DMAP. Янтарные флаконы для ГХ (Agilent), содержащие реакционную смесь, ненадолго встряхивали, а затем выдерживали на льду в течение 10 минут, а затем помещали на шейкер при комнатной температуре на 2 часа. Последующая обработка включала промывание 1 М ацетатом натрия (pH 5,2), промывание насыщенным NaCl и затем сушку над безводным MgSO 4 . Раствор CH 2 Cl 2 упаривали в потоке газообразного азота и продукт повторно растворяли в 0,5 мл гексана. Продукт очищали на колонке с диоксидом кремния 300 мг, сначала пропуская через колонку 4 мл гексана, а затем элюируя сложноэфирный продукт 6 мл 1% (об. / Об.) МТВЕ в гексане.Монотерпениловые эфиры анализировали с помощью ГХ / МС. Однако вербенилолеат был термически нестабильным в условиях высоких температур на входе ГХ (250 ° C), что приводило к обнаружению нескольких продуктов распада с множественными пиками на хроматограмме стандартов. Кроме того, ментатриены, цимены и вербены (продукты разложения вербенола) были обнаружены с помощью ГХ / МС экстрактов жуков всякий раз, когда присутствовали сложные эфиры, даже когда углеводороды были удалены хроматографией на силикагеле ( SI Приложение , рис.S1). Холодная (30 ° C) инъекция в колонку стандартов сложных эфиров и фракций эфиров жуков предотвращала разложение сложных эфиров (рис. 1).

Анализ ГХ / МС.

Монотерпениловые эфиры были разделены и проанализированы с использованием колонки Agilent VF-5 (5% фенилметилсилоксан, длина 27,4 м, внутренний диаметр 250 мкм, толщина пленки 0,25 мкм) при 0,9 мл⋅мин -1 He на Agilent 7890A системный ГХ, пробоотборник Agilent серии 7683B и трехквадрупольный МС-детектор 7000A GC / MS при 70 эВ. Температурная программа ГХ была следующей: 40 ° C в течение 2 минут, повышение при 18 ° C минимум -1 до 300 ° C, выдержка в течение 7 минут с использованием импульсного инжектора без деления потока, поддерживаемого при 250 ° C.Перед анализом жирные кислоты были дериватизированы с помощью BSTFA.

Из-за их термической нестабильности стандарты монотерпенилового эфира также анализировали с помощью инжектора охлаждающей колонки на колонке Agilent HP-5 (5% фенилметилсилоксан, длина 30 м, внутренний диаметр 250 мкм, толщина пленки 0,25 мкм) при 0,9 мл⋅мин -1 He на системе ГХ Agilent 6890A, пробоотборнике для ГХ Agilent серии 7683 и масс-селективном детекторе Agilent 5973 при 70 эВ. Температурная программа ГХ была следующей: 30 ° C в течение 1 мин, повышение при 20 ° C мин. -1 до 300 ° C и выдержка в течение 7 мин.Температура охлаждающего инжектора на колонке увеличивалась на 20 ° C мин. -1 , отслеживая температуру колонки.

Энантиомерную чистоту транс - и цис -вербенола, экстрагированного из жуков, анализировали на колонке Agilent CyclodexB (10,5% β-циклодекстрин, длина 25,7 м, внутренний диаметр 250 мкм, толщина пленки 0,25 мкм) при 0,9 мл min −1 He на системе ГХ Agilent 7890A, Agilent GC Sampler 80 и трехквадратном МСД M5975C с тройным квадратом M5975C с трехосевым детектором при 70 эВ. Температурная программа ГХ была следующей: 40 ° C в течение 2 мин, повышение при 10 ° C мин. −1 до 100 ° C, 20 ° C мин. −1 до 230 ° C, выдержка в течение 7 мин с импульсным режимом без разделения. инжектор выдерживается при 250 ° C.

Статистический анализ.

Количества соединений были проанализированы с использованием непараметрических тестов, поскольку они не прошли тесты на нормальность и однородные дисперсии (тест нормальности Шапиро – Уилка и тест однородности дисперсий Барлетта). Мы использовали тест суммы рангов Крускала – Уоллиса, а затем тест Коновера для парных сравнений со значениями P , скорректированными с помощью метода коррекции Бенджамини, Хохберга и Йекутиели для множественных сравнений.

Благодарности

Мы благодарим г-на Стерлинга Ангуса (JCH Forestry Ltd.), г-на Питера Акхерста (Cheakamus Community Forest), г-на Дэвида Эрхардта (Wedgewoods Estates), доктора Джастина Г.А. Уайтхилла [Университет Британской Колумбии (UBC) ] и г-же Джудит К. Бут (UBC) за техническую и логистическую помощь, включая доступ и помощь с коллекциями жуков и биопробами; Г-жа Лина Мадилао (UBC) за экспертный анализ ГХ / МС; и д-р Эрика Плеттнер (Университет Саймона Фрейзера), д-р Мюррей Исман (UBC) и д-р.Аллану Кэрроллу (UBC) за совет и обсуждение. Исследование было поддержано Канадским советом по естественным наукам и инженерным исследованиям (J.B.) через проект TRIA Net и грант Discovery. J.B. - заслуженный ученый университета.

Сноски

  • Вклад авторов: C.C.C., C.I.K. и J.B. проведенное исследование; C.C.C. проведенное исследование; C.I.K. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; C.C.C., C.I.K. и J.B. проанализировали данные; и C.C.C., C.I.K. и J.Б. написал статью.

  • Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

  • Эта статья представляет собой прямую публикацию PNAS.

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10. 1073/pnas.1722380115/-/DCSupplemental.

  • Авторские права © 2018 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

Границы | Временные и пространственные изменения давления и состава смолы сосны обыкновенной

Введение

Смола (также называемая олеорезином) хвойных деревьев является вторичным метаболитом, который играет важную роль в защите деревьев.Это вязкая липкая комбинация нелетучих смоляных кислот (дитерпенов) и летучих монотерпенов и сесквитерпенов, которая образует герметичный барьер против насекомых-вредителей и вредоносных спор грибов. Некоторые монотерпены в смоле, такие как лимонен и Δ 3 -карен, обладают токсичными или противогрибковыми свойствами, но некоторые насекомые также могут превращать монотерпены в феромоны коммуникации (Phillips and Croteau, 1999). У сосен смола хранится в сети смоляных каналов в ксилеме, коре головного мозга и иглах.Эпителиальные клетки, выстилающие эти накопительные структуры, производят смолу. Давление смолы в каналах смолы (давление экссудации олеорезины, OEP) может достигать 10–15 бар с колебаниями между деревьями (Bourdeau and Schopmeyer, 1958; Vité, 1961; Vité and Wood, 1961; Rissanen et al., 2016). .

Несмотря на важную роль смолы в защите хвойных лесов и обширную литературу, относящуюся к составу и анти-травоядным эффектам смолы, многие вопросы, связанные с ее временной динамикой и изменчивостью от дерева к дереву в естественных условиях, остаются без ответа.

Во-первых, давление смолы в соснах следует за суточной динамикой водного потенциала деревьев в относительно засушливых регионах (Schopmeyer et al., 1954; Bourdeau and Schopmeyer, 1958; Vité, 1961; Hodges and Lorio, 1968; Lorio and Hodges, 1968; Helseth). and Brown, 1970; Neher, 1993), но противоположная суточная картина с сильной корреляцией с температурой наблюдалась во влажных бореальных условиях (Rissanen et al., 2016). Влияние водного потенциала объясняется двояко. Согласно Вите (1961), увеличение транспирации и уменьшение водного потенциала дерева снижает тургорное давление в эпителиальных клетках, выстилающих протоки смолы, уменьшая давление смолы. Helseth и Brown (1970) и Neher (1993) предположили, что сокращение трахеид из-за транспирации снижает давление, оказываемое на протоки смолы, тем самым уменьшая давление смолы. Однако окончательная причина сильной положительной корреляции с температурой во влажном бореальном лесу остается неизвестной. Тепловое расширение смолы и связанные с температурой изменения давления пара небольших молекул в смоле - два возможных объяснения. Корреляцию также можно объяснить температурными изменениями растворимости газа в смоле: повышение температуры снижает растворимость, например, азота (N 2 ), кислорода (O 2 ) и диоксида углерода (CO ). 2 ) в жидкостях, что увеличивает размер пузырьков газа в жидкости и, следовательно, ее общий объем.Понимание различных воздействий окружающей среды на динамику смолы в различных условиях может помочь в предвидении проблем, связанных с защитой деревьев при изменении условий окружающей среды, например, из-за изменения характера осадков и температуры.

Во-вторых, хотя суточная динамика давления смолы изучалась в нескольких различных средах, о динамике смолы в течение более длительных периодов известно немного. Несмотря на то, что суточная динамика давления смолы следует за температурой в бореальной среде (Rissanen et al., 2016), в долгосрочной перспективе на него также может повлиять водный потенциал почвы и деревьев.

В-третьих, давление смолы меняется не только со временем, но и от дерева к дереву (Bourdeau, Schopmeyer, 1958; Vité, 1961; Vité and Wood, 1961; Rissanen et al., 2016). Изменения на уровне дерева также происходят в составе смолы (Marpeau et al., 1989; Latta et al., 2000, 2003), но, насколько нам известно, связь между составом смолы и давлением не исследовалась. Смола содержит в среднем 75% смоляных кислот и 25% монотерпенов с небольшими концентрациями нескольких сесквитерпенов (Smith, 2000).И спектр монотерпенов, и соотношение летучих и нелетучих компонентов в смоле в значительной степени различаются между видами хвойных (Santamour, 1965; Smith, 2000) и даже между особями одного и того же вида (Marpeau et al. , 1989; Latta et al. др., 2000). Состав смолы и ее спектр монотерпенов считаются генетическими признаками (Muona et al., 1986; Latta et al., 2000), но они также могут варьироваться из-за различных абиотических и биотических стрессов, а также возраста и фенологии дерева (например, Hodges и Lorio, 1975; Russell and Berryman, 1976; Litvak, Monson, 1998; McKay et al., 2003; Туртола и др., 2003; Тосс и Байерс, 2006).

Наконец, хотя смола образует большой пул монотерпена, лишь в нескольких исследованиях изучалось ее влияние на выбросы монотерпена хвойными деревьями и экосистемами (Haapanala et al., 2012; Kivimäenpää et al., 2012; Eller et al., 2013; Flores и Doskey, 2015; Rissanen et al., 2016). Понимание различий в составе смолы между деревьями и влияния смолы на выбросы монотерпена на уровне деревьев поможет интерпретировать изменение выбросов монотерпена от дерева к дереву.Понимание диапазона изменения выбросов монотерпена от дерева к дереву может позволить уточнить модели потоков в масштабе экосистемы, которые часто основываются на одном хемотипе дерева или даже на одном единственном монотерпеновом соединении.

Мы использовали подробные полевые измерения в бореальных насаждениях хвойных пород, чтобы (1) определить зависимость давления смолы от температуры в суточном временном масштабе и зависимость от температуры и водного потенциала почвы в течение вегетационного периода, (2) количественно оценить зависимость между деревьями и деревьями. -дерево изменение состава монотерпена смолы в пределах одной популяции сосны обыкновенной и (3) анализ взаимосвязи между составом смолы и давлением, а также спектры эмиссии монотерпена побегов.

Материалы и методы

Исследование проводилось летом 2017 года на измерительной станции SMEAR II (Станция измерения взаимосвязей между экосистемой и атмосферой) в Хюютяля, южная Финляндия (61 ° 51′N, 24 ° 17′E, 181 м над уровнем моря) (Hari and Кулмала, 2005). Участок представляет собой культивируемый лесной массив сосны обыкновенной обыкновенной ( Pinus sylvestris L.) возрастом около 55 лет, средней плодородия, созданной посевом, со средней годовой температурой 3,5 ° C и годовым количеством осадков 711 мм (Ilvesniemi et al. al., 2010; Пиринен и др., 2012). Во время наших измерений средняя температура колебалась от 12,2 до 15 ° C, а относительная влажность (RH) от 66 до 83%. Сумма осадков в июне составила 119 мм, в июле - 85 мм, в августе - 117 мм.

Измерение давления смолы

С июня по август 2017 года мы непрерывно регистрировали давление смолы в стеблях сосны обыкновенной с помощью шести датчиков давления (Gems Sensors 3100, Плейнвилл, США). Два датчика были прикреплены к одной и той же сосне (Дерево 1): один был установлен внизу ствола на высоте 1–1.5 м, а другой - в верхней части ствола, примерно в 12–13 м от земли. Верхний преобразователь находился внутри живого навеса, до которого можно было добраться с помощью вышки-подмостка. Два других датчика были установлены аналогично, но измеряемое дерево было переключено в начале августа (с дерева 2 на дерево 3). На обоих деревьях верхний датчик находился чуть ниже живого полога на высоте 9–10 м от земли, до которой можно было добраться с помощью вышки-лесов, а нижний датчик находился на высоте 1–1,5 м. Два дополнительных датчика вращались среди семи других деревьев в исследовании (деревья 4–10), установка менялась примерно каждую вторую неделю, и эти датчики всегда устанавливались для измерения нижней половины ствола (на высоте 1 мкм).3–6 м от земли). См. Время измерения для каждого дерева в Таблице 1. Преобразователи были установлены на той стороне ствола, которая была доступна от вышки строительных лесов, таким образом, стороны слегка варьировались между деревьями. Всего мы зафиксировали давление смолы у 10 сосен обыкновенной, четыре из которых всегда измерялись одновременно.

Таблица 1 . Информация о том, какие деревья использовались для непрерывного измерения давления смолы, для точечных измерений давления смолы и для отбора проб смолы и побегов для анализа монотерпена.

Установка датчиков давления проводилась в соответствии с процедурой, описанной Rissanen et al. (2016), модифицировано из Vité (1961). Мы прикрепили датчик давления к каждому дереву, просверлив небольшое отверстие (диаметром 3 мм, длиной примерно 5 см) слегка по касательной через кору к ксилеме. В отверстие вставлялась тонкая стальная трубка диаметром 3,18 мм и подсоединялась к датчику давления. Перед установкой трубки мы заполнили отверстие, трубку и пустое пространство в датчике глицерином, который передавал изменения давления смолы и вымывал воздух из системы.Мы герметизировали границу между трубкой и штоком силиконом, и небольшое количество смолы, которая просочилась и кристаллизовалась после установки, также было хорошим уплотнением.

Из-за возможной кристаллизации смолы также внутри отверстия и трубки, мы перемещали датчики давления примерно каждые 2 недели. Эти 2 недели называются периодами измерения. После установки датчика смолы давление смолы сначала быстро увеличивалось в течение первых 24 часов. Мы записали давление смолы через 24 часа после установки, чтобы сравнить разные деревья.Однако из-за этого большого пика мы пропустили первые 36 часов данных из анализа динамики давления смолы. Давление показало четкую тенденцию к снижению после первых 36 часов; кроме того, уменьшилась вариация дневных значений. Наряду с естественными тенденциями изменения давления смолы, кристаллизация смолы в трубке может ухудшить измеряемый сигнал. Для сравнения смоделированных и измеренных суточных соотношений между температурой и давлением смолы сохранение долгосрочного тренда не имело значения, поэтому мы удалили измеренное давление смолы путем вычитания пятидневного скользящего среднего из исходного сигнала (Рисунок S1).Для другого анализа мы не вносили поправок в данные, потому что с помощью нашей измерительной установки мы не могли определить, какая часть тренда была связана с защитой деревьев или другими естественными тенденциями, а какая часть возникла в результате кристаллизации. Мы опустили данные, в которых давление смолы было ниже 0,5 бар, потому что в таких случаях наблюдаемые суточные колебания давления смолы были очень небольшими (Рисунок S1).

В дополнение к автоматическим измерениям мы провели точечные измерения давления смолы в пяти дополнительных соснах обыкновенной с соответствующей настройкой, но с использованием ручных манометров (Wika 111.16.40.16, Клингенберг, Германия) в августе 2017 г. (Таблица 1). В этих измерениях мы зафиксировали максимальное давление смолы через 24 часа после установки манометра. Манометры всегда устанавливались на высоте 1,3 м с северной стороны штанги. Если давление было ниже одного бара и без суточных колебаний через 24 часа после установки, измерение классифицировалось как неудачное и не использовалось в дальнейших анализах.

Монотерпены в смолах и побочные выбросы

Для анализа химического состава смолы мы собрали небольшие образцы смолы из 16 сосен обыкновенной, по два образца на каждое дерево.Образцы деревьев включали шесть сосен, использованных в непрерывных измерениях давления смолы, пять сосен, использованных в точечных измерениях давления смолы, и пять дополнительных сосен (Таблица 1). Их диаметр на уровне груди составлял примерно 12–20 см. Пробы были собраны в августе 2017 года на высоте 1,3 м с северной стороны ствола, а место сбора было отделено от места измерения давления смолы не менее чем на 10 см. Сначала мы пробили 6-миллиметровое отверстие в коре дерева до поверхности ксилемы.Первые капли смолы появились на поверхности среза в течение нескольких секунд после штамповки. Из этих капель мы собрали с помощью небольшого шпателя два образца смолы [~ 3 мг (0,9–13,6 мг)] в отдельные предварительно взвешенные стеклянные флаконы объемом 10 мл. Сразу после сбора мы закрывали флаконы, чтобы сохранить как можно больше летучих монотерпенов, и хранили их в охлаждаемой коробке (+ 8 ° C) до взвешивания. Если в течение минуты после перфорации не появлялось достаточное количество смолы, мы закрывали отверстие чистым куском дерева, покрытым фторопластовой лентой, и возвращались к отбору проб через 10–30 мин.В течение часа после сбора смолы флаконы взвешивали для расчета массы образца. Затем дубликаты смолы растворяли в гептане и измеряли с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС). Объем, введенный в ГХ-МС, составлял 1 мкл. Декан-d22 использовался в качестве внутреннего стандарта. Образцы временно хранились и транспортировались в лабораторию в жидком азоте. В лаборатории образцы перед анализом хранили при температуре –20 ° C.

Состав смолы и измерения концентрации целевых аналитов проводили с использованием газового хроматографа Agilent 6890 N, оснащенного масс-селективным детектором Agilent 5975 (Agilent Technologies, Пало-Альто, Калифорния, США).Аналитическая колонка представляла собой HP-5MS (30 м × 0,25 мм × 0,25 мкм, Agilent Technologies, Пало-Альто, Калифорния, США). Первоначальная температура печи была установлена ​​на 40 ° C (1,5 мин), затем она была увеличена до 160 ° C со скоростью 5 ° C / мин, а затем до 250 ° C (1,5 мин) со скоростью 30 ° C / мин. Общее время работы 30 мин. Гелий (99,996%, AGA, Эспоо, Финляндия) использовали в качестве газа-носителя в режиме постоянного потока (1,2 мл / мин). Из-за большого разброса относительных концентраций аналитов и возникновения насыщения детектора для наиболее распространенных аналитов, образцы были измерены как в режиме без разделения (2 мин), так и в режиме разделения (5: 1) для впрыска жидкости.Использовались входная облицовка с внутренним диаметром 2,0 мм с разделением / без разделения и стандартная входная перегородка. Температура передающей линии ГХ-МС составляла 250 ° C, а температуры источника ионов и квадруполя поддерживались на уровне 230 и 150 ° C, соответственно. В качестве метода ионизации использовалась электронная ионизация (70 Ev). Диапазон сканируемых масс составлял 25–250 а.е.м. Масс-спектры и времена удерживания каждого аналита были получены с использованием стандартных растворов и использованы для идентификации исследуемых соединений в отобранных образцах.Для количественного определения использовали хроматограммы экстрагированных ионов с основными ионами. Мы использовали результаты измерений в режиме разделения в дальнейшем анализе, чтобы получить надежные оценки относительного содержания наиболее распространенных соединений.

Чтобы измерить состав монотерпена в выбросах побегов опытных деревьев, мы следовали процедуре, описанной Bäck et al. (2012). В августе 2017 г. мы собрали побеги тех же 16 сосен, которые использовались для отбора образцов смолы (Таблица 1). В отличие от Bäck et al.(2012), мы не смогли добраться до верхнего полога из-за роста деревьев. Таким образом, мы взяли образцы побегов, которые выглядели неповрежденными и жизнеспособными из нижней части кроны деревьев, используя резак для веток с длинным шестом. После сбора всходы хранили в герметичных пакетах в темноте при + 4 ° С в течение 1 недели. За это время смола на обрезанном конце побега кристаллизовалась. Для отбора проб выбросов монотерпена мы аккуратно поместили побеги в мешки из фольги FEP размером 30 x 30 см. Мы прокачивали фильтрованный (ловушка с активированным углем и медная сетка, покрытая диоксидом марганца) воздух лабораторного помещения через мешок со скоростью 0.2 л / мин и направил пробу воздуха в адсорбционные трубки Tenax TA Carbopack B как для входящего, так и для выходящего воздуха со скоростью от 0,50 до 0,1 л / мин. Пробирки хранили при +4 ° C в течение примерно 1 недели, а затем анализировали с помощью термодесорбера (PerkinElmer TurboMatrix 650, Waltham, США), соединенного с газовым хроматографом (PerkinElmer Clarus 600, Waltham, США) и масс-спектрометра (PerkinElmer Clarus 600T, Уолтем, США). Для калибровки результатов анализа использовали шесть стандартных растворов, состоящих из различных концентраций исследуемых аналитов.Выбросы рассчитывались как разница между концентрациями во входящем и выходящем образце воздуха, умноженная на расход воздуха в образце. Для получения дополнительной информации о хроматографическом методе и расчетах см. Aaltonen et al. (2011) и Mäki et al. (2017). Выбросы от каждого побега были стандартизированы по сухой массе побега. Нормализация температуры не проводилась, потому что все образцы побегов хранились и измерялись в одинаковых условиях, и их выбросы, таким образом, были сопоставимы.

Влияние температуры на давление смолы

Тепловое расширение жидкости можно измерить, нагревая жидкость в узкой трубке или капилляре и записывая изменения на уровне поверхности. В этом исследовании мы протестировали этот подход для измерения теплового расширения смолы, но смола трудно обрабатывать в небольших объемах из-за ее вязкости. Кроме того, небольшие пузырьки газа, появившиеся внутри смолы, повлияли на измеренное тепловое расширение. Таким образом, чтобы получить более надежную оценку, мы смоделировали плотность трех различных упрощенных смесей смол при температурах от 0 до 40 ° C с шагом в пять градусов (° C) с помощью программного обеспечения COSMOtherm.COSMOtherm - это программное обеспечение для расчета и прогнозирования свойств жидкости, основанное на теории COSMO-RS (COSMOtherm, 2008) (COnductor-like Screening Model for Real Solvents) (Klamt et al., 1998). Дополнительная информация о методах программного обеспечения COSMOtherm и теории COSMO-RS представлена ​​в дополнительном материале (часть 4).

Упрощенные смеси смол, использованные при моделировании плотности смолы, имели низкую, промежуточную и высокую фракции монотерпена (Таблица 2), и они были составлены на основе проанализированных образцов смолы (Таблица S1).Это было сделано путем выбора четырех наиболее распространенных монотерпенов и двух наиболее распространенных сесквитерпенов, присутствующих в анализируемых образцах смол, и аппроксимации их мольных долей на основе их массовых долей в анализируемых образцах с высокими, промежуточными и низкими концентрациями монотерпена. Для смеси смол с высоким содержанием монотерпена мы дополнительно увеличили доли α-пинена и Δ 3 -карена, чтобы создать большую разницу между смесями. Расчетная общая фракция смоляных кислот была основана на общей фракции монотерпена, предполагая, что смола состоит только из монотерпенов, сесквитерпенов и смоляных кислот, а наиболее распространенные смоляные кислоты и их пропорции были основаны на литературе по древесине сосны обыкновенной (например.г., Nerg et al., 1994; Туртола и др., 2003; Hovelstad et al., 2006). Коэффициент теплового расширения смолы (α смола ) был рассчитан по изменению плотности смолы отдельно для каждого температурного шага на основе уравнения 1

. αрезин = ▵ρρ▵◦C (1)

, где Δρ - расчетное изменение плотности смолы от низкой температуры к высокой, ρ - расчетная начальная плотность смолы, а Δ ° C ​​- изменение температуры.

Таблица 2 . Упрощенные смеси смол, используемые при моделировании COSMOtherm.

Из-за пузырьков, видимых в смоле при нагревании образцов, мы хотели оценить растворимость газов в смоле при различных температурах и последующие изменения объема пузырьков и общего объема смолы. Для этой цели растворимость N 2 , O 2 и CO 2 в смоле была смоделирована как моль (газ) / м 3 смолы с использованием COSMOtherm и тех же трех смесей смол и температурных шагов, что и в моделирование плотности смолы. Мы предположили, что, когда растворимость газов в смоле уменьшилась, выделившийся объем газа превратился в пузырьки, увеличивая общий объем смолы в соответствии с законом идеального газа.Изменение объема смолы из-за эффекта растворимости газа рассчитывали для каждого температурного шага и каждого газа на основе уравнения 2 и взвешивали по доле молекул газа в общей концентрации газа.

α пузырь, смола = - (▵s▵T) * R * Tpatm (2)

, где α пузырь, смола - изменение объема смолы (из-за изменения объема пузырька) при изменении температуры, Δs / ΔT - изменение растворимости CO 2 , N 2 и O 2 в единице объема смолы на единицу изменения температуры, R - постоянная идеального газа (8.314), T - температура (K), а p атм. - давление окружающего воздуха (предполагается, что 101,325 кПа не изменяется). Фактическое давление в пузырьке - это давление смолы, а не давление окружающего воздуха, но поскольку давление смолы уже будет использоваться при расчете изменения растворимости (Δs), в окончательной форме расчетов оно удаляется. Полный расчет изменения объема смолы при изменении температуры из-за увеличения объема пузырьков подробно объяснен в дополнительных материалах (часть 3).В конце концов, пропорции каждого газа были суммированы, и сумма использовалась для расчета влияния на давление смолы. Поскольку количества O 2 и CO 2 могут существенно различаться в стволах деревьев, мы использовали два сценария концентрации для их пропорций, основанные на оценках состава ксилемного газа, сделанных для ели обыкновенной (Eklund, 1990; Etzold et al., 2013): (1) 2% CO 2 , 18% O 2 и 80% N 2 , (2) 8% CO 2 и 12% O 2 и 80% № 2 .

Расчетное изменение объема смолы из-за теплового расширения и увеличения объема пузырьков было преобразовано в изменение давления смолы с помощью уравнения 3.

ΔOEP = ε ∗ T ∗ (α смола + α пузырь, смола) (3)

, где ΔOEP - это изменение давления смолы (давление экссудации олеорезины), а ε - модуль упругости канала для смолы. Поскольку модуль упругости смоляного канала неизвестен, мы использовали 5 и 10 МПа, что близко к среднему модулю упругости растительных клеток, равному 10 МПа (Nobel, 2005).

Давление паров (мбар) монотерпенов смол при различных температурах также было смоделировано для трех смесей смол и пяти градусов в COSMOtherm.

Что касается ошибок, связанных с результатами COSMOtherm, предсказания плотности жидкости COSMOtherm оказались точными с точностью до нескольких процентов (Palomart et al., 2007). Однако среднее беззнаковое отклонение свободных энергий сольватации, предсказанное COSMOtherm, составляет порядка 0,5 ккал / моль (Klamt, 2018).Это подразумевает приблизительную погрешность в три раза для параметров, экспоненциально зависящих от свободных энергий сольватации или их различий, таких как давление насыщенного пара и растворимость.

Другие измерения и анализ данных

В дополнение к вышеупомянутым измерениям мы использовали данные о температуре окружающей среды, относительной влажности окружающего воздуха (RH), осадках и водном потенциале почвы (SWP) в горизонтах A и B, доступных в SMEAR II (https: // avaa.tdata.fi/web/smart/smear).SWP был измерен в четырех точках на территории измерения с помощью Equitensiometer EQ2 (Delta-T Devices, Камбердж, Великобритания), который измеряет матричный потенциал окружающей почвы. Данные по пяти местоположениям были усреднены для общего SWP.

Чтобы исследовать суточные зависимости между давлением смолы и температурой, мы рассчитали их корреляции Пирсона отдельно для каждого дерева и каждого дня. Мы исключили из анализа дни с <10 ​​точками данных. Мы также рассчитали приблизительную медианную корреляцию для всех дней, но отдельно для каждого дерева, применив Z-преобразование Фишера к дневным коэффициентам корреляции (z '= 0.5 [ln (1 + r) -ln (1-r)], где r - коэффициент корреляции), вычисление медианы z'-значений и преобразование медианы обратно в коэффициент корреляции Пирсона.

Чтобы проанализировать тенденции давления смолы в более широком масштабе и влияние на них переменных окружающей среды, мы рассчитали трехдневные средние значения всех параметров. Корреляции Пирсона трехдневных средних были рассчитаны отдельно для деревьев 1 и 2, верхней и нижней частей между давлением смолы, температурой RH и SWP в горизонтах A и B.Использование трехдневных средних уже уменьшило автокорреляцию в данных, но для учета любой остаточной автокорреляции и сравнения аномалий из долгосрочного тренда мы удалили тренд из данных давления смолы, относительной влажности, температуры и SWP. Это было сделано путем применения полиномиальной аппроксимации четвертой степени как функции времени и использования остатков аппроксимации для расчета трехдневных средних без тренда. Корреляции Пирсона были рассчитаны также между этими трехдневными средними без тренда.

Для вычисления корреляций по всем измеренным деревьям, как для измеренных, так и для значений без тренда, мы использовали пакет R rmcorr, который применяет ANCOVA для вычисления корреляции по повторяющимся измерениям с учетом индивидуальных различий между объектами измерения (Бакдаш и Марусич, 2017 ).Наконец, мы исследовали взаимосвязь между давлением смолы, составом смолы и выбросами монотерпена из побегов с помощью корреляций Пирсона. Для статистического анализа мы использовали R версии 3.4.4 (R Foundation for Statistical Computing) и Matlab версии R2017b (The MathWorks, Inc.).

Результаты

Суточная и суточная динамика давления смолы

Как и ожидалось, суточные колебания давления смолы следовали за температурой измеряемых деревьев в течение сезона измерений, пример зависимости между давлением смолы и температурой показан на Рисунке 1.Во время снижения давления смолы можно было наблюдать гистерезис, когда давление еще больше снижалось вечером по сравнению с аналогичными температурами утром (рис. 1). Суточные коэффициенты корреляции между давлением смолы и температурой сильно различались (рис. 2), причем самые низкие значения корреляции приходились на дни, когда давление смолы быстро снижалось через 1 или 2 дня после установки датчика давления (не показано). Приблизительная средняя дневная корреляция между давлением смолы и температурой варьировалась от 0.От 29 до 0,90, в зависимости от дерева (рис. 2).

Рисунок 1 . Пример зависимости между измеренным давлением экссудации олеорезина (OEP) в верхней части ствола дерева 1 (сосна обыкновенная) и температурой окружающей среды на станции SMEAR II на 9.6.2017.

Рисунок 2 . Коэффициенты корреляции Daily Pearson между давлением смолы и температурой для каждого постоянно измеряемого дерева сосны обыкновенной на станции SMEAR II в 2017 году. Приблизительное медианное значение по коэффициентам корреляции выделено красным кружком.Для деревьев 1 и 2 t представляет результаты для верхней части ствола, а b - для нижней части ствола.

В дополнение к суточной динамике, мы наблюдали аналогичные, как правило, понижающиеся долгосрочные тренды давления смолы в нижних частях стволов в течение исследуемого сезона с июня по август (Рисунок 3). Однако тенденции давления смолы в верхней и нижней частях штока различались (рис. 3).

Рисунок 3 . Экологические и физиологические параметры участка SMEAR II и трех спелых сосен обыкновенной (деревья 1, 2 и 3) летом 2017 г.В AD : (A) температура окружающей среды на высоте 16 м, (B) относительная влажность на высоте 16 м, (C) водный потенциал почвы горизонта A (черная линия) и горизонта B (красная линия) . Сплошные линии в (A-C) представляют средние значения за пять дней; пунктирными линиями представлена ​​суточная динамика. В (DG) давления экссудации олеорезина (OEP) деревьев, обозначенных числами (D) OEP в верхней (красная линия) и нижней (черная линия) частях ствола дерева 1, (E) OEP в верхней (красная линия) и нижней части (черная линия) ствола дерева 2 до конца июня и дерева 3 в августе (изменение отмечено пунктирной линией), (F) OEP в нижней части деревьев 4, 6 и 8, изменение дерева измерений показано пунктирной линией, (G) OEP в нижних частях деревьев 5, 7, 9 и 10, изменение дерева измерений показано пунктирной линией, Примечание: OEP резко увеличивался всякий раз, когда датчик давления перемещался (перемещение было выполнено из-за кристаллизации смолы), что касается периодов измерения.

Несмотря на важность для определения суточных колебаний давления смолы, температура имеет более слабую связь с ежедневными тенденциями давления смолы. Отношения между средними значениями давления смолы за три дня и температурой окружающей среды в целом были отрицательными, а отрицательные корреляции были значительными для всех деревьев и в нижней части деревьев 1 и 2 (Таблица 3; Рисунок 4). Между измененными значениями давления смолы и температуры значительных корреляций обнаружено не было.RH также обычно имела отрицательную связь со средними значениями давления смолы за три дня, причем отрицательная корреляция была значимой для всех деревьев (Таблица 3; Рисунок 4). Между значениями относительной влажности и давления смолы без тренда мы обнаружили положительную корреляцию в верхней части дерева 2, но отрицательную корреляцию в верхней и нижней части дерева 1 (таблица 3). Отношения между SWP и средними значениями давления смолы за три дня в целом были положительными, причем положительные корреляции были значительными между SWP в горизонте B и давлением смолы в верхней части дерева 1 и по всем деревьям (Таблица 3; Рисунок 4).Применение анализа тенденций показало значительную положительную корреляцию между SWP в горизонте A и давлением смолы в верхней части дерева 1, а также SWP в горизонте B и давлением смолы в верхней части дерева 2 (таблица 3).

Таблица 3 . Коэффициенты корреляции Пирсона между трехдневными средними значениями давления смолы (деревья 1 и 2, верхняя и нижняя часть ствола) и корреляциями повторных измерений (Rmcorr) для десяти измеренных деревьев (нижние части) и температуры окружающей среды, относительной влажности и почвенной воды. потенциалы (SWP).

Рисунок 4 . Повторные измерения корреляции для общей взаимосвязи между средними трехдневными средними значениями давления экссудации олеорезина (OEP), измеренными два или более раз у десяти зрелых сосен обыкновенной, и температурой окружающей среды (A) на высоте 16 м, относительной влажностью (B) при 16 мес. м, (C) водный потенциал почвы в горизонте A и (D) водный потенциал почвы в горизонте B на станции SMEAR II летом 2017 г.

Большие доверительные интервалы в корреляциях rmcorr показали, что наклоны между трехдневными средними значениями давления смолы и переменными окружающей среды не обязательно одинаковы для каждого изучаемого дерева.Эти различия могут быть учтены в моделировании смешанных эффектов, что может дать больше возможностей для анализа, но мы не смогли надежно провести этот анализ из-за небольшого количества точек данных для деревьев 3–10.

Моделирование краткосрочной зависимости давления смолы от температуры

Чтобы объяснить температурную зависимость давления смолы, мы оценили влияние: (1) теплового расширения смолы, (2) изменения растворимости газа в смоле и (3) давления пара монотерпенов смолы с помощью моделирования COSMOtherm. .

Тепловое расширение смолы, рассчитанное на основе расчетной плотности смолы при температурах от 5 до 40 ° C (от 278,15 до 313,5 K), составило в среднем 9,98 × 10 −4 1 / ° C, что соответствует увеличению объема на 0,1% на один градус (° C). Коэффициент теплового расширения увеличивался с повышением температуры. Фракция монотерпена в смеси смол (таблица 2) имела лишь незначительное влияние на тепловое расширение (таблица S2), поэтому мы использовали значение промежуточной фракции монотерпена.

Для дальнейшего анализа влияния температуры мы также рассчитали изменение объема смолы из-за изменений расчетной растворимости газа. Опять же, фракция монотерпена в смеси смол имела лишь незначительное влияние на растворимость газа (таблицы S3-S6), и поэтому мы использовали значение из промежуточной фракции монотерпена. Основываясь на наших расчетах, уменьшение растворимости N 2 , O 2 и CO 2 и последующее увеличение объема пузырьков внутри смолы в зависимости от температуры вызывало среднее увеличение на 0.2% или 0,4% по объему на один градус (° C) с низкой (2%) или высокой долей CO 2 (8%) соответственно. В отличие от теплового расширения, скорость увеличения объема смолы из-за растворимости газа снижалась с температурой.

Наконец, расчетное увеличение давления паров монотерпена в зависимости от температуры составило 0,06–0,37 мбар / ° C для смеси смол с высокой фракцией монотерпена и 0,03–0,16 мбар / ° C для фракции монотерпена с низким содержанием (Таблица S7). Таким образом, влияние давления пара было незначительным при объяснении динамики давления смолы и изменений давления смолы от дерева к дереву.

В целом, сочетание теплового расширения смолы и растворимости газа может объяснить суточные колебания давления смолы, предполагая, что модуль упругости каналов смолы составляет приблизительно 5 МПа (Рисунок 5). Более высокий модуль упругости привел к завышению температурного эффекта. Поскольку мы не измеряли непосредственно газовый состав древесины или смолы, а пропорции O 2 и CO 2 могут значительно варьироваться в пределах ствола дерева, мы использовали два сценария концентрации газа, основанные на литературе, с малым и большим CO 2 пропорции.Доля CO 2 оказала большое влияние на оценку: разница между результатами двух сценариев CO 2 могла составлять до 0,5 бара (рис. 5). Наблюдаемая положительная дневная зависимость между давлением смолы и температурой была близка к линейной, но незначительно варьировалась между днями и деревьями (Рисунок 6). Коэффициент теплового расширения увеличивался с повышением температуры, а эффект растворимости газа уменьшался с повышением температуры, таким образом, общий смоделированный эффект температуры медленно достигал насыщения (рис. 6).Сценарий с низкой концентрацией CO 2 (2% от общего количества газов в растворе смолы) и низким модулем упругости канала смолы (5 МПа) был наиболее близок к влиянию температуры на давление смолы. Однако расчетное давление, основанное исключительно на тепловом расширении и растворимости газа, не может учитывать снижение давления смолы и дневного диапазона давлений смолы к концу периода измерения.

Рисунок 5 . Измеренное давление экссудации олеорезина (OEP) у зрелой сосны обыкновенной (Дерево 1) в 2017 году по сравнению с смоделированным давлением смолы на основе теплового расширения и растворимости газа в смоле.Измеренное значение OEP горит красным. Расчетный OEP с высокой концентрацией CO 2 (8%) и коэффициентом упругости 5 МПа в сплошной черной линии и с высокой концентрацией CO 2 (8%) и коэффициентом упругости 10 МПа в пунктирной черной линии. Расчетный OEP с низкой концентрацией CO 2 (2%) и коэффициентом упругости 5 МПа (сплошная серая линия) и с низкой концентрацией CO 2 (2%) и коэффициентом упругости 10 МПа (пунктирная серая линия).

Рисунок 6 .10-минутные средние значения давления экссудации олеорезина (OEP) без тенденции к снижению (тенденция к снижению удалена путем вычитания скользящего среднего за 5 дней) у двух сосен обыкновенной в зависимости от температуры окружающей среды в утренние и дневные часы (с 6:00 до 14:00). ), 4–16 августа 2017 г. (A) верхушка стебля Дерева 1 и (B) верхушка стебля Дерева 3. Линии представляют OEP, которого можно было ожидать, основываясь только на тепловом расширении и газорастворимости смолы. Черные линии представляют модельный сценарий с высоким содержанием CO 2 в смоле (8% от общего количества газов), а серые линии - с небольшим содержанием CO 2 (2%).Толстые линии представляют модельный сценарий, в котором модуль упругости трубопровода из смолы составляет 10 МПа, а тонкие линии - сценарий, в котором модуль упругости составляет 5 МПа.

Изменение давления смолы, состава смолы и выбросов монотерпена из побегов от дерева к дереву

В дополнение к временным колебаниям, давление смолы варьировалось между измеренными деревьями. В августе 2017 года давление смолы через 24 часа после установки датчика давления варьировалось от 1,6 до 6,8 бар на 10 измеренных деревьях.Состав смолы также варьировался между деревьями (Таблица S1). Летучая часть смолы состояла из монотерпенов (6,2–34,7% от массы смолы) и сесквитерпенов (от 0,07 до 0,3% от массы смолы), и мы не обнаружили следов каких-либо более мелких молекул (например, изопрена). Мы ожидали, что остальная часть (65–94%) массы смолы будет состоять из смоляных кислот, но в данном исследовании они не анализировались. А-пинен (24–62% монотерпенов) и Δ 3 -карен (0,5–66% монотерпенов) были основными монотерпенами смолы (рисунок S2B).В двух изучаемых деревьях β-пинен также был основным компонентом (31–46% монотерпенов) (рисунок S2B). Кроме того, смола содержала меньшие количества лимонена, терпинолена, камфена и п-цимола. Были также количественно определены несколько сесквитерпенов, включая ароматадендрен, изолонгифолен и β-карофиллен. Однако большая часть обнаруженных сесквитерпенов не была идентифицирована с использованием аутентичных стандартов и, следовательно, не была определена количественно в этом исследовании.

В монотерпеновых спектрах выбросов побегов также преобладали α-пинен и Δ 3 -карен (Рисунок S2A).Хотя доли α-пинена и Δ 3 -карена в смоле почти равны (40–45%), их доли в выбросах побегов могут варьироваться от 10% или 20% до 80% от общих выбросов (Рисунок S2). . Тем не менее, особенно пропорции β-пинена коррелировали между содержанием монотерпена в смоле и выбросами побегов ( r = 0,88, p <0,001, соответственно). Корреляция между другими монотерпенами также была положительной, но не значимой (не показана).

Хотя фракция или композиция смолы монотерпена оказала незначительное влияние на динамику давления смолы из-за теплового расширения или растворимости газа, мы обнаружили определенные положительные корреляции между композициями смолы и давлением смолы различных деревьев.Мы наблюдали положительную, но не совсем значимую корреляцию между содержанием α-пинена в смоле и давлением смолы, измеренным через 24 часа после установки датчика давления ( r = 0,61, p = 0,06) (рис. 7A). Корреляция между общим содержанием монотерпена и давлением смолы через 24 часа после установки датчика давления также была положительной, но незначимой ( r = 0,57, p = 0,08) (Рисунок 7B). Положительная корреляция наблюдалась также между давлением смолы через 24 часа после установки датчика и выбросами Δ 3 -карена из образцов побегов ( r = 0.73 p = 0,016) (рис. 7C) и положительной, но не очень значимой корреляции между давлением смолы и выбросами терпинолена из образцов побегов ( r = 0,62 p = 0,054) (рис. 7D). Корреляция между давлением смолы, измеренным через 24 часа после установки датчика давления, и общими выбросами монотерпена из образцов побегов также была положительной и значимой после того, как одно дерево выбросов было опущено ( r = 0,71 p = 0,03) (Рисунок 7E).

Рисунок 7 .Взаимосвязь между составом смолы ствола, давлением экссудации олеорезина (OEP) и выбросами монотерпена из побегов сосны обыкновенной. (A) корреляция между содержанием α-пинена в смоле и OEP через 24 часа после установки датчика давления (B) корреляция между общим содержанием монотерпена в смоле и OEP через 24 часа после установки датчика давления (C) корреляция между OEP 24 ч после установки датчика давления и Δ 3 выбросов карена из побегов (D) корреляция между OEP через 24 часа после установки датчика давления и выбросами терпинолена из побегов и (E) корреляция между OEP через 24 часа после установки датчика давления и общие выбросы монотерпена из побегов с удаленным одним выпадающим деревом.

Обсуждение

Суточная и суточная динамика давления смолы

Мы обнаружили, что ежедневная динамика давления смолы в бореальных сосняках обыкновенной в течение вегетационного периода в целом была положительно связана с SWP, тогда как температура была основным фактором в суточном масштабе, как наблюдалось ранее (Rissanen et al., 2016 ). Эти результаты проливают новый свет на динамику давления смолы во влажных бореальных условиях и причинно-следственные связи между физиологией деревьев и физическими факторами окружающей среды.

Средний SWP в течение трехдневных периодов в целом положительно коррелировал с давлением смолы. Эти результаты согласуются с эффектами водного отношения деревьев, о которых сообщали, например, Vité (1961); Лорио и Ходжес (1968); Helseth и Brown (1970) и Neher (1993), хотя наши результаты неприменимы в суточном масштабе. На структурном уровне водный потенциал почвы может влиять на давление смолы через водный потенциал дерева двумя способами: (1) увеличение доступности воды в почве увеличивает тургорное давление в эпителиальных клетках, выстилающих каналы смолы, и может увеличивать давление смолы (Vité, 1961). и (2) расширение трахеид вслед за высоким потенциалом воды в почве и высоким потенциалом воды в деревьях может увеличить давление, оказываемое на каналы для смолы, и, следовательно, давление смолы (Helseth and Brown, 1970 и Neher, 1993).Хотя для некоторых отдельных деревьев положительная связь между трехдневными средними значениями SPW и давления смолы казалась более сильной, когда сравнивались только аномалии, по всем деревьям связь в целом была сильнее, когда учитывались тренды как давления смолы, так и SWP.

Хотя SWP, по-видимому, оказывает небольшое положительное влияние на ежедневные тенденции давления смолы, скорее всего, из-за водного потенциала деревьев, влажность воздуха (RH) в целом отрицательно связана с давлением смолы в повседневном масштабе. .Также оказалось, что относительная влажность связана с давлением смолы скорее аномалиями, чем тенденцией; хотя и менее значимый, отрицательный коэффициент корреляции по всем деревьям был немного больше при использовании значений без тренда, а отрицательные корреляции для отдельных деревьев также были сильнее между значениями без тренда. Более сильная связь между аномалиями, а также в целом небольшое влияние относительной влажности можно объяснить смешивающими эффектами температуры, поскольку она влияет как на давление смолы, так и на относительную влажность, а также относительно высокое содержание влаги в почве в течение всего лета измерения.Лорио и Ходжес (1968) обнаружили, что дефицит давления пара сильно влияет на давление смолы при низком содержании влаги в почве, но более слабый эффект при высоком содержании влаги в почве (Лорио и Ходжес, 1968). Таким образом, потенциально более сильные эффекты влажности воздуха, а также SWP могли быть обнаружены в более засушливый год. За период наших исследований, летом 2017 г., количество осадков в регионе превысило многолетнее среднее значение примерно на 100 мм.

Хотя в повседневном масштабе температура отрицательно влияла на тенденции давления смолы, она была основным положительным фактором давления смолы в суточном масштабе, как сообщалось ранее (Rissanen et al., 2016). Мы предполагаем, что тепловое расширение смолы и изменения растворимости смолы в газах (N 2 , O 2 и CO 2 ) и последующее изменение объема пузырьков смолы являются основными причинами сильного краткосрочного воздействия. температурная зависимость давления смолы. Согласно результатам нашего моделирования, если модуль упругости в канале для смолы составляет примерно 5 МПа, эти два эффекта охватывают весь диапазон суточных колебаний давления смолы.

Возможная ошибка, связанная с расчетом растворимости газа в смоле, довольно велика и не включает возможный эффект испарения монотерпенов смолы в газовую фазу пузырьков, хотя ожидается, что это будет незначительным из-за низкого давления насыщенного пара. монотерпенов.Образование и поведение таких пузырьков в смоле ранее не анализировались, поэтому наш результат об их вкладе в динамику давления смолы остается в некоторой степени предварительным. Напротив, ошибка, связанная с расчетом теплового расширения смолы, невелика (Palomart et al., 2007), и можно ожидать, что она будет сильно влиять на температурную зависимость давления смолы в краткосрочном масштабе. Изменения давления пара в монотерпенах смол были незначительными при объяснении краткосрочной динамики давления смолы.

Влияние температуры на суточную динамику давления смолы во влажных северных лесах, вероятно, перевешивает обратные эффекты водного потенциала деревьев из-за относительно влажной почвы и, как правило, низкого дефицита давления пара, которые не вызывают достаточно сильных реакций в эпителиальном слое. давление в ячейках, чтобы повлиять на давление смолы. Разницу между влажной и более сухой средой также можно увидеть в различных дневных диапазонах давления смолы, как было предложено Вите (1961): в этом исследовании дневной диапазон давления смолы составлял приблизительно от 0.От 5 до 1 бар, тогда как Лорио и Ходжес (1968) сообщили о диапазоне примерно 4 бар в Луизиане, на юге США.

При непрерывных измерениях давления смолы в течение нескольких дней кристаллизация смолы в измерительной системе ухудшает измеренный сигнал давления смолы. Это создает трудности для анализа долгосрочных тенденций давления смолы, поскольку фактические тенденции и тенденции, вызванные ухудшением сигнала, не могут быть четко разделены. Стремясь сохранить как можно больше фактических тенденций давления смолы, мы решили не вносить корректировки в данные при анализе долгосрочных тенденций.Этот рабочий процесс мог привести к более слабым отношениям между независимыми переменными и давлениями смолы, чем отношения, которые можно было бы наблюдать с помощью идеальной системы измерения. Тем не менее, мы уверены, что общие тенденции давления смолы были адекватно представлены с помощью наших методов, поскольку они повторялись на разных деревьях, измеренных как в суточном, так и в повседневном масштабе. Некоторая неточность также связана с тем фактом, что, хотя SWP измеряется в пяти участках леса, почвенные условия настолько неоднородны, что среднее этих значений не обязательно описывает водный потенциал у корней исследуемых деревьев.Однако, когда мы изучаем влияние водного потенциала почвы на давление смолы во временном масштабе в несколько дней, мы предполагаем, что мелкомасштабная неточность не влияет на общие тенденции и корреляции, которые мы обнаружили.

Изменение давления смолы, состава смолы и выбросов монотерпена из побегов от дерева к дереву

Хотя мы не наблюдали значительного влияния состава смолы на динамику давления смолы, некоторые интересные взаимосвязи существовали в изменении давления смолы от дерева к дереву, состава смолы и выбросов монотерпена в виде побегов.С одной стороны, давление смолы различных деревьев было связано с общим количеством монотерпенов и особенно с количеством α-пинена в их смоле. С другой стороны, особенно выбросы Δ 3 -карена и терпинолена из отобранных побегов оказались связаны с давлением смолы дерева.

Поскольку модели COSMOtherm показали только очень небольшое влияние общего количества монотерпенов в смоле на температурную чувствительность к давлению смолы, маловероятно, что наблюдаемые различия между содержанием монотерпена или спектром монотерпена в образцах смолы могли бы объяснить древовидную зависимость. -деревья разницы в измеренных давлениях смолы.Однако, если давление смолы в стебле указывает на давление смолы в побегах, давление смолы может напрямую увеличить выбросы монотерпена из побегов за счет усиления их диффузии из каналов для смолы.

Эти отношения между давлением смолы, ее составом и выбросами монотерпена из побегов также могут быть следствием стрессовых событий в жизни деревьев. Деревья, которые в прошлом часто испытывали стрессы, увеличили производство смолы (Ruel et al., 1998; Lombardero et al., 2000; Мартин и др., 2002; Knebel et al., 2008) и другие полимерные каналы (например, Fahn and Zamski, 1970; Nagy et al., 2000). Таким образом, они также могли иметь повышенное давление смолы. Они также могут производить больше определенных терпенов, таких как α-пинен, β-пинен, камфен, Δ 3 -карен и β-фелландрен (Marpeau et al., 1989; Rocchini et al., 2000; Zeneli et al. ., 2006) и, таким образом, поддерживают более высокие выбросы побегов и стеблей (Heijari et al., 2011). Тип и сила факторов стресса, в дополнение к базовым различиям между деревьями, вероятно, способствуют наблюдаемым колебаниям от дерева к дереву как в динамике смолы, так и в выбросах монотерпена, которые мы также наблюдали.

Спектры монотерпена в образцах смолы и выбросы побегов примерно соответствовали друг другу на уровне популяции, хотя изменение спектра монотерпена от дерева к дереву было меньше в смоле, чем в выбросах побегов. Например, большие различия в содержании α-пинена и Δ 3 -карена в выбросах побегов, о которых также сообщалось ранее Bäck et al. (2012), не были ясны в образцах смолы. Этих различий между смолой стебля и выбросами побегов можно ожидать, потому что состав смолы может незначительно отличаться между побегами и стволами даже в пределах одного дерева (Hanover, 1992; Thoss and Byers, 2006), и разные соединения имеют разные скорости диффузии от пула смолы к окружающий воздух (Tingey et al., 1991; Widhalm et al., 2015), что искажает структуру выбросов по отношению к бассейну. Кроме того, побеги выделяют определенные монотерпены непосредственно в результате синтеза de novo , что в некоторой степени отделяет выбросы от состава пула (Ghirardo et al., 2010; Harley et al., 2014). Чтобы более точно исследовать локальные взаимосвязи между составом смолы и эмиссией побегов, образцы смолы могут быть взяты из побегов.

Выводы

Мы предполагаем, что во влажных бореальных условиях, когда дефицит почвенной воды и давления пара не являются ограничивающими факторами, температура контролирует суточную динамику давления смолы из-за теплового расширения и увеличения объема пузырьков газа, вызванного пониженной растворимостью газа.Тем не менее, а не температура, ежедневные тенденции давления смол связаны с влиянием водного потенциала почвы. Чтобы лучше понять, почему влияние влажности на суточную динамику давления смолы невидимо во влажных условиях, следует провести эксперименты с манипуляциями с влажностью. Кроме того, мы обнаружили, что состав монотерпена смолы в стебле примерно соответствует выбросам от побегов, а давление и состав смолы могут помочь понять изменение выбросов монотерпена побегов от дерева к дереву.

Доступность данных

Наборы данных, проанализированные для этого исследования, доступны в дополнительных материалах (данные из расчетов COSMOtherm) и по запросу от соответствующего автора.

Взносы авторов

КР: концепция и дизайн, сбор и компоновка данных, анализ и интерпретация данных, написание статьи, окончательное утверждение статьи. TH: концепция и дизайн, анализ и интерпретация данных, критический пересмотр статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение статьи.LB: концепция и дизайн, сбор и сборка данных, анализ и интерпретация данных, критический пересмотр статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение статьи. NH: анализ и интерпретация данных, критическая переработка статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение статьи. ТЗ: концепция и дизайн, получение финансирования, критическая доработка статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение статьи. JB: концепция и дизайн, получение финансирования, критическая доработка статьи на предмет важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение статьи.

Финансирование

Это исследование финансировалось Академией Финляндии (грант 307331 Центра передового опыта; также гранты 1266388 и 1303676) и Исследовательским фондом Хельсинкского университета. NH благодарит Европейский исследовательский совет (грант № 6-DAMOCLES) за финансирование.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают благодарность сотрудникам станции SMEAR II за их работу по поддержанию и развитию измерений. Мы также хотим поблагодарить Мари Мяки и Хайди Хеллен за их важные советы и помощь в измерениях на газовом хроматографе. Мы благодарим CSC IT Center for Science за потраченное время.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389 / ffgc.2019.00023 / full # дополнительный материал

Список литературы

Aaltonen, H., Pumpanen, J., Pihlatie, M., Hakola, H., Hellén, H., Kulmala, L., et al. (2011). Пик выбросов биогенных летучих органических соединений бореальных сосновых лесов приходится на начало лета и осень. Agric. для. Meteorol . 151, 682–691. DOI: 10.1016 / j.agrformet.2010.12.010.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бэк, Дж., Аалто, Дж., Хенрикссон, М., Хакола, Х., Хе, К., и Бой, М.(2012). Химическое разнообразие древостоя сосны обыкновенной и последствия для концентраций терпенов в воздухе. Биогеонауки 9, 689–702. DOI: 10.5194 / bg-9-689-2012.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бурдо Ф. и Шопмайер С. (1958). «Давление экссудации олеорезина в сосновой сосне: его измерение, наследуемость и связь с выходом олеорезина», в The Physiology of Forest Trees , ed K. V. Thinnmann (New York, NY: Ronald Press Co.), 313–319.

Google Scholar

COSMOtherm (2008 г.). Версия 18.0.2, COSMOlogic. КГ. Версия C3.0. GmbH & Co . Доступно в Интернете по адресу: http://www.cosmologic.de

Эклунд, Л. (1990). Эндогенные уровни кислорода, углекислого газа и этилена в стволах ели европейской в ​​течение одного вегетационного периода. Деревья 4, 150–154. DOI: 10.1007 / BF00225779

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эллер А.С.Д., Харли П. и Монсон Р.К. (2013). Возможный вклад подвергшейся воздействию смолы в выбросы монотерпенов в экосистему. Атмос. Окружающая среда . 77, 440–444. DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2013.05.028

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эцольд, С., Цвайфель, Р., Рюр, Н. К., Эугстер, В., и Бухманн, Н. (2013). Долгосрочные измерения концентрации CO2 в стволе ели европейской в ​​зависимости от биотических и абиотических факторов. Новый Фитол . 197, 1173–1184. DOI: 10.1111 / nph.12115

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фан, А., Замски, Э.(1970). Влияние давления, ветра, раневых и ростовых веществ на скорость образования смоляных протоков в древесине Pinus halepensis. Израиль Дж. Бот . 1970, 429–446.

Google Scholar

Флорес Р. М., Доски П. В. (2015). Оценка выбросов терпенов и терпеноидов из состава олеорезина хвойных пород. Атмос. Окружающая среда . 113, 32–40. DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2015.04.062

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гирардо, А., Кох, К., Тайпале, Р., Циммер, И., и Шницлер, Ж.-, Ринне, Дж. (2010). Определение de novo и пула выбросов терпенов от четырех распространенных бореальных / альпийских деревьев с помощью мечения 13CO2 и анализа PTR-MS. Среда растительных клеток. 33, 781–92. DOI: 10.1111 / j.1365-3040.2009.02104.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаапанала, С., Хакола, Х., Хеллен, Х., Вестениус, М., Левула, Дж., И Ринне, Дж. (2012). Является ли управление лесным хозяйством значительным источником монотерпенов в северную атмосферу? Биогеонауки 9, 1291–300.DOI: 10.5194 / bg-9-1291-2012

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ганновер, Дж. У. (1992). Применение терпенового анализа в лесной генетике. Нью-Форест 6, 159–178. DOI: 10.1007 / BF00120643

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хари П. и Кулмала М. (2005). Станция измерения взаимосвязей между экосистемой и атмосферой (SMEAR II). Бореал. Окружающая среда . Рез. . 10, 315–322. DOI: 10.1007 / 978-94-007-5603-8_9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Харлей, П., Эллер А., Гюнтер А. и Монсон Р. К. (2014). Наблюдения и модели выбросов летучих терпеноидных соединений из хвои сосны пондерозы, произрастающей in situ: контроль светом, температурой и устьичной проводимостью. Oecologia 176, 35–55. DOI: 10.1007 / s00442-014-3008-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хейджари Дж., Бланде Дж. Д. и Холопайнен Дж. К. (2011). Кормление крупного соснового долгоносика стволом сосны обыкновенной вызывает локализованное выделение корой и системное выделение летучих органических соединений из побегов. Environ. Exp. Бот . 71, 390–398. DOI: 10.1016 / j.envexpbot.2011.02.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Helseth, F. A., and Brown, C. L. (1970). Система для непрерывного контроля давления экссудации олеорезина в сосне. Лесная наука. сентября 346–349.

Google Scholar

Ходжес, Дж. Д., и Лорио, П. Л. (1968). Измерение давления экссудации олеорезина у сосны дольчатой. Для. Sci . 14:75.

Google Scholar

Ходжес, Дж.Д. и Лорио П. Л. (1975). Влагостойкость и состав олеорезина ксилемы у сосны лоблоловой Pinus taeda, восприимчивость к атаке со стороны Dendroctonus frontalis. Для . Sci . 21, 283–290.

Google Scholar

Ховелстад, Х., Лейрсет, И., Ойас, К., и Фиксдал, А. (2006). Скрининговый анализ пиносилвин-стильбенов, смоляных кислот и лигнанов в норвежских хвойных деревьях. Молекулы 11, 103–114. DOI: 10.3390 / 11010103

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ильвесниеми, H., Пумпанен, Дж., Дуурсма, Р., Хари, П., Керонен, П., Колари, П. и др. (2010). Водный баланс бореальной сосны обыкновенной. Бореальная среда . Рез. . 15, 375–396.

Google Scholar

Кивимяэнпяя М., Магсаржав Н., Гимире Р., Маркканен Дж., Хейяри Дж., Вуоринен М. и др. (2012). Влияние происхождения деревьев на биогенные выбросы ЛОС пней сосны обыкновенной (Pinus sylvestris). Атмос. Окружающая среда . 60, 477–485. DOI: 10.1016 / j.atmosenv.2012.07.018.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кламт, А., Йонас, В., Бюргер, Т., и Лоренц, Дж. К. (1998). Доработка и параметризация КОСМО-РС. J. Phys. Chem. А . 102, 5074–5085.

Google Scholar

Кнебель Л., Робисон Д. Дж., Вентворт Т. Р. и Клепциг К. Д. (2008). Реакция потока смолы на оплодотворение, ранение и заражение грибами у сосны лоблоловой (Pinus taeda) в Северной Каролине. Tree Physiol . 28, 847–853.DOI: 10.1093 / treephys / 28.6.847

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Латта, Р. Г., Линхарт, Ю. Б., Лундквист, Л., и Снайдер, М. А. (2000). Паттерны изменения монотерпена на отдельных деревьях сосны пондерозы. J. Chem. Экол . 26, 1341–57. DOI: 10.1023 / A: 1005471322069

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Латта, Р. Г., Линхарт, Ю. Б., Снайдер, М. А., и Лундквист, Л. (2003). Паттерны изменчивости и корреляции монотерпенового состава олеорезина ксилемы в популяциях сосны пондероза. Biochem. Syst. Экол . 31, 451–65. DOI: 10.1016 / S0305-1978 (02) 00176-X

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Литвак М. Э. и Монсон Р. К. (1998). Закономерности индуцированной и конститутивной продукции монотерпена в хвое хвойных растений в отношении травоядных насекомых. Oecologia 114, 531–540. DOI: 10.1007 / s004420050477

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ломбардеро, М. Дж., Эйрес, М. П., Лорио, П. Л. Дж., И Руэль, Дж.Дж. (2000). Воздействие окружающей среды на конститутивную и индуцибельную защиту смол Pinus taeda . Ecol. Lett . 3, 329–339. DOI: 10.1046 / j.1461-0248.2000.00163.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лорио П. Л. и Ходжес Дж. Д. (1968). Давление экссудации олеорезина и относительное содержание воды во внутренней коре как индикаторы влажности сосны Лоблолли. для . Sci . 14, 392–398.

Google Scholar

Мяки, М., Хейнонсало, Дж., Хеллен, Х., и Бек, Дж. (2017). Вклад подлесной растительности и почвенных процессов в изопреноидный обмен бореальных лесов. Биогеонауки 14, 1055–1073. DOI: 10.5194 / bg-14-1055-2017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Марпо, А., Уолтер, Дж., Лоне, Дж., Харон, Дж., Барадат, П., и Глейзес, М. (1989). Влияние ран на содержание терпенов в ветках сосны приморской (Pinus pinaster Ait.) - II. Изменения в составе летучих терпеновых углеводородов. Деревья 3, 220–226. DOI: 10.1007 / BF00225355

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартин Д., Толл Д., Гершензон Дж. И Больманн Дж. (2002). Метилжасмонат индуцирует травматические протоки смолы, биосинтез терпеноидной смолы и накопление терпеноидов в развивающейся ксилеме стеблей европейской ели. Физиология растений . 129, 1003–1018. DOI: 10.1104 / pp.011001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маккей, С. А. Б., Хантер, В. Л., Годар, К., Ван, С. X., Мартин, Д. М., Больманн, Дж., И Плант, А. Л. (2003). Нападение насекомых и их ранение вызывают развитие травматических смоляных протоков и экспрессию генов (-) - пинен-синтазы у ели ситкинской . Физиология растений . 133, 368–378. DOI: 10.1104 / стр.103.022723

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Муона О., Хилтунен Р., Морен Э. и Шон Д. В. (1986). Анализ изменчивости монотерпена в естественных насаждениях и порослях Pinus sylvestris в Финляндии. Silva Fennica 20, 1-2. DOI: 10.14214 / sf.a15435

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Надь, Н. Э., Франчески, В. Р., Сольхейм, Х., Креклинг, Т., и Кристиансен, Э. (2000). Вызванное раной развитие травматических смоляных протоков в стеблях ели европейской (Pinaceae): анатомические и цитохимические особенности. г. J . Бот . 87, 302–313. DOI: 10.2307 / 2656626

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нехер, Х. В. (1993). Воздействие давления внутри сосен Монтерей. Деревья Struct. Funct. 8, 9-Конструкция.

Google Scholar

Нерг А., Кайнулайнен П., Вуоринен М., Хансо М., Холопайнен Дж. К. и Куркела Т. (1994). Сезонная и географическая изменчивость терпенов, смоляных кислот и общих фенолов в сеянцах сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.), выращенных в питомниках, New . Фитол . 128, 703–713.

Google Scholar

Нобель П. (2005). Физико-химическая и экологическая физиология растений , 3-е изд.Кембридж, США: Academic Press.

Google Scholar

Паломарт, Дж., Ферро, В., Торресилья, Дж., И Родригес, Ф. (2007). Прогнозы плотности и молярного объема с использованием COSMO-RS для ионных жидкостей. Подход к сольвентному дизайну. Ind. Chem . Рез. . 46, 6041–6048. DOI: 10.1021 / ie070445x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пиринен, П., Симола, Х., Аалто, Дж., Каукоранта, Дж., Карлссон, П., и Руухела, Р. (2012). Климатологическая статистика Финляндии 1981–2010 гг. .Отчеты Финского метеорологического института за 2012 г .: 1

Rissanen, K., Höltt, ä, T., Vanhatalo, A., Aalto, J., Nikinmaa, E., Rita, H., et al. (2016). Суточные характеристики давления олеорезина ствола сосны обыкновенной в бореальном лесу. Среда растительных клеток. 39, 527–538. DOI: 10.1111 / pce.12637

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Роккини, Л. А., Линдгрен, Б. С., и Беннет, Р. Г. (2000). Влияние текучести смолы и состава монотерпена на восприимчивость сосны ложной к атаке дугласово-пихтовой моль, Synanthedon novaroensis (Lep., Sesiidae). J. Appl. Энтомол . 124, 87–92. DOI: 10.1046 / j.1439-0418.2000.00449.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Руэль, Дж. Дж., Эйрес, М. П., и Лорио, П. Л. младший (1998). Сосна лоблолли реагирует на механическое повреждение повышенным потоком смолы. Банка. J. Forest. Res . 28, 596–602. DOI: 10.1139 / x98-030

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рассел К. Э. и Берриман А. А. (1976). Устойчивость хозяев к еловому жуку-граверу.1. Монотерпеновый состав Abies grandis смоляных пузырей и инфицированных грибком ран. Банка. Дж. Бот . 54, 14–18. DOI: 10.1139 / b76-003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сантамур, Ф. С. (1965). Кристаллизация смол белой сосны, индуцированная насекомыми I. Сосновый долгоносик. Исследовательская записка NE-38 . Аппер Дарби, Пенсильвания: Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Северо-восточная лесная экспериментальная станция. 1-8 NE-38.

Google Scholar

Шопмайер, К.С., Мерген Ф. и Эванс Т. К. (1954). Применимость закона Пуазейля к экссудации олеорезина из ран на сосне. Завод. Physiol . 29, 82–87.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Смит, Р. Х. (2000). Ксилемные монотерпены сосны: распространение, вариация, генетика, функции. Общий технический отчет PSWGTR- 177 . Олбани, Калифорния: Тихоокеанская юго-западная исследовательская станция, Лесная служба.

Google Scholar

Тосс В. и Байерс Дж.А. (2006). Монотерпеновое химическое разнообразие сосны пондерозы в связи с заселением травоядными животными и короедами. Химиоэкология 16, 51–58. DOI: 10.1007 / s00049-005-0331-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тинги Д. Т., Тернер Д. П. и Вебер Дж. А. (1991). «Факторы, контролирующие выбросы монотерпенов и других летучих органических соединений», в публикации Trace Gas Emissions by Plant , ред. Т. Д. Шарки, Э. А. Холланд и Х. А. Муни (Сан-Диего, Калифорния: Academic Press, Inc.), 93–119

Google Scholar

Туртола, С., Маннинен, А., Рикала, Р., и Кайнулайнен, П. (2003). Стресс засухи изменяет концентрацию древесных терпеноидов в сеянцах сосны обыкновенной и ели норвежской. J. Chem. Экол . 29, 1981–1995. DOI: 10.1023 / A: 1025674116183

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вите, Дж. (1961). Влияние водоснабжения на давление экссудации олеорезина и устойчивость к нападению короеда у Pinus ponderosa.Вклады Института Бойса и Томпсона 21: 31-31-66.

Google Scholar

Вите Дж. И Вуд Д. (1961). Исследование применимости измерения давления экссудации олеорезина для определения восприимчивости вторичной сосны пондероза к заражению короедом. Материалы Института Бойса и Томпсона 21, 67-67-78.

Видхалм, Дж. Р., Джайни, Р., Морган, Дж. А., и Дударева, Н. (2015). Переосмысление того, как летучие вещества высвобождаются из растительных клеток. Trends Plant Sci . 20, 545–550. DOI: 10.1016 / j.tplants.2015.06.009

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Зенели Г., Крокене П., Кристиансен Э., Креклинг Т. и Гершензон Дж. (2006). Обработка метилжасмонатом зрелых деревьев европейской ели (Picea abies) увеличивает накопление компонентов терпеноидной смолы и защищает от заражения Ceratocystis polonica, грибком, ассоциированным с короедом. Tree Physiol . 26, 977–988.DOI: 10.1093 / treephys / 26.8.977

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

(PDF) Сравнение сообществ короедов и амброзийных жуков в двух типах лесов в Северном Таиланде (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae и Platypodinae)

Халкр, Дж., М. Могиа, Б. Исуа и В. Новотны. 2007a. Вид-хозяин

амброзий и короедов (Col., Curculion-

idae: Scolytinae and Platypodinae) в дождевом лесу Новой Гвинеи

.Ecol. Энтомол. 32: 762Ð772.

Hulcr, J., V. Novotny, B.A. Maurer, and A. I. Cognato. 2007b.

Низкое бета-разнообразие жуков-амброзий (Coleoptera: Cur-

culionidae: Scolytinae и Platypodinae) в низинных дождевых лесах

Папуа-Новой Гвинеи. Ойкос (в печати).

Jakus, R. 1998. Изменения на уровне участков при нападении короеда.

(Col., Scolytidae) на вырубленных и выкорчеванных деревьях в Нор-

первобытных естественных лесах ели в эндемичных условиях

елей: распределение видов.J. Appl. Энтомол. 122 (2Ð3):

65Ð70.

Йост, Л. 2006. Энтропия и разнообразие. Ойкос 113: 363–375.

Йост, Л. 2007. Разделение разнообразия на альфа- и бета-компоненты

компонента. Экология 88: 2427–2439.

Келси Р. Г. и Дж. Джозеф. 1997. Жук-амброзия селекция

среди бревен дугласа hemr, болиголова западного и

красного кедра западного с различными концентрациями этанола и

-пинена

.J. Chem. Ecol. 23: 1035–1051.

Киркендалл, Л. Р. 1993. Экология и эволюция предвзятого пола

соотношений у короедов и жуков-амброзий, стр. 235–345. В Д. Л.

Ренш и М. А. Эбберт (ред.), Эволюция и разнообразие

соотношения полов у насекомых и клещей. Chapman & Hall, Нью-

Йорк.

Климецек Д., Дж. Колер, Дж. П. Вите и У. Конле. 1986.

Реакция на дозировку этанола опосредует выбор хозяина

вторичными короедами.Naturwissenschaften 73: 270Ð

272.

Ku¨chler, A. W., and J. O. Sawyer, Jr. 1968. Исследование растительности

около Чиенгмая, Таиланд. Пер. Канс. Акад.

Sci. 70: 81Ð348.

Ланде, Р. 1996. Статистика и разделение видового разнообразия -

и сходство между несколькими сообществами. Ойкос

76: 5Ð13.

Лич, Дж. Г., А. К. Ходсон, S.J.P. Чилтон и К. М. Крис -

tensen. 1940. Наблюдения за двумя жуками-амброзиями и

ассоциированных с ними грибов.Фитопатология 30: 227–231.

Левинсон, Т. М., и Т. Рослин. 2008. Четыре пути к мегоразнообразию

тропических травоядных. Ecol. Lett. 11: 398 Ð416.

Лу, Х. П., Х. Х. Вагнер и X. Y. Чен. 2007. Подход к оценке разнообразия видов.

Basic Appl. Ecol. 8: 1Ð12.

Макартур Р. Х. 1965. Модели видового разнообразия. Биол.

Ред. 40: 510–533.

Мадоффе С.С. и А. Бакке. 1995 г.Сезонные колебания и

разнообразия короедов и древоточцев в низинах

лес: значение для практики управления. Южная Африка

Для. J. 173: 9–15.

Маэто, К., и К. Фукуяма. 2003. Вертикальное расслоение скоплений жуков-амброзий

в низинном лесу в Пасо,

полуостров Малайзия, стр. 325–336. В T. Okuda, N. Mano-

karan, Y. Matsumoto, K. Niiyama, S.C Thomas, and P. S.

Ashton (ред.), Пасо: экология низинных тропических лесов в

Юго-Восточной Азии. Спрингер, Токио, Япония.

Маэто К., К. Фукуяма и Л. Г. Киртон. 1999. Edge ef-

обнаруживает скопления жуков-амброзий в низинном лесу,

граничит с плантациями масличных пальм на полуострове Малайзия. J.

Trop. Лесная наука. 11: 537Ð547.

Магурран А. Э. 2004. Измерение биологического разнообразия. Black-

колодец, Оксфорд, Великобритания.

Матье, Ф., Л. О.Брун, К. Маршийо и Б. Фреро. 1997.

Захват кофейных ягод в замкнутой среде mesh-en-

взаимодействие обонятельных и визуальных

стимулов. J. Appl. Энтомол. 121: 175,180.

Моек, Х. 1970. Этанол в качестве основного аттрактанта для жука-амброзии Trypodendron lineatum

(Coleoptera:

Scolytidae). Может. Энтомол. 102: 985Ð995.

Моралес, Н. Э., Дж. К. Занунцио, Д. Пратиссоли и А. С. Фабрес.

2000.Fluctuacio´n poblacional de Scolytidae (Co-

leoptera) en zonas reforestadas con Eucalyptus grandis

(Myrtaceae) en Minas Geraes, Brasil. Rev. Biol. Троп. 48:

101Ð107.

Новотны В., Вейблен Г. 2005. От сообществ к

континентам: бета-разнообразие травоядных насекомых. Аня.

Зоол. Фенн. 42: 463Ð475.

Новотны, В., С.Э. Миллер, Дж. Халкр, Р. А. Дрю, Ю. Бассет, М.

Джанда, Г. П. Сетлифф, К. Дэрроу, А.J.A. Stewart, J. Auga, B.

Isua, K. Molem, M. Manumbor, E. Tamtiai, M. Mogia, and

G. Weiblen. 2007. Низкое бета-разнообразие травоядных

насекомых в тропических лесах. Nature (Лондон) 448: 692–697.

Оливер, Дж. Б. и К. М. Маннион. 2001. Жук-амброзия

(Coleoptera: Scolytidae) видов, нападающих на каштан, и

, пойманный в ловушки с наживкой на этаноле в Среднем Теннесси.

Окружающая среда. Энтомол. 30: 909Ð918.

Оливер, Дж.Б., Н. Н. Юсеф и М. А. Халкомб. 2004. Com-

заготовка различных типов ловушек для сбора азиатских

жуков-амброзий. Южный питомник доц. Конф. 49:

158Ð163.

Pelissier, R., and P. Couteron. 2007. Оперативная дополнительная основа

для разделения видового разнообразия и

анализа бета-разнообразия. J. Ecol. 95: 294Ð300.

Пелтонен, М., К. Хелиоваара, Р. Вайсанен и Дж. Керонен.

1998. Разнообразие короедов в различных пространственных масштабах.

Экография 21: 510–517.

Основная группа разработчиков R. 2007. R: язык и среда для статистических вычислений. Фонд R для статистических вычислений Sta-

, Вена, Австрия.

Reay, S. D., and P. J. Walsh. 2002. Относительная привлекательность

некоторых летучих веществ для интродуцированных сосновых короедов,

Hylastes ater и Hylurgus ligniperda (Curculionidae:

Scolytinae). Н. З. Энтомол. 25: 51Р56.

Рикотта, К., и М. Мариньяни. 2007. Вычисление бета-диверсии

с квадратичной энтропией Рао: изменение перспективы. Дайверы. Распространить. 13: 237Ð241.

Розенцвейг, М. Л. 1995. Разнообразие видов во времени и пространстве.

Cambridge University Press, Кембридж, Великобритания -

dom.

Schroeder, L. M., and A. Lindelo¨w. 1989. Привлечение sco-

литидов и ассоциированных жуков в различных абсолютных

количествах и пропорциях

-пинена и этанола.

J. Chem. Ecol. 15: 807Ð817.

Саймон У., М. Гросснер и К. Э. Линсенмайр. 2003. Dis-

Распространение муравьев и короедов в кронах тропических

дубов, с. 59 - 68. В Ю. Бассет, В. Новотный, С. Э. Миллер и

Р. Л. Китчинг (ред.), Членистоногие тропических лесов. Cam-

bridge University Press, Кембридж, Великобритания.

ter Braak, C.J.F., and P. Smilauer. 2003. Canoco 4.5.1. Bi-

ometris-Plant Research International, Вагенинген,

Нидерланды.

Whittaker, R.H. 1972. Эволюция и измерение видового разнообразия. Таксон 21: 213Ð251.

Вуд, С. Л., и Д. Э. Брайт. 1992. Каталог Scolytidae

и Platypodidae (Coleoptera), часть 2: Таксономический указатель.

Great Basin Nat. Mem. 13: 1Ð1553.

Поступила 11 февраля 2008 г .; принята 22 июля 2008 г.

1470 ЭНТОМОЛОГИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Vol. 37, нет. 6

Высокие индивидуальные вариации в производстве феромонов короедами-истребителями деревьев (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae)

  • Арнольд С.Дж., Уэйд М.Дж. (1984) Об измерении естественного и полового отбора - теория.Evolution 38: 709–719

    Статья Google Scholar

  • Aukema BH, Raffa KF (2004) Зависимое от пола и последовательности хищничество внутри групповых колонизаторов защищаемых растений: ограничение на мошенничество среди короедов? Oecologia 138: 253–258

    PubMed Статья Google Scholar

  • Ayres MP, Wilkens RT, Ruel JJ, Lombardero MJ, Vallery E (2000) Балансы азота у короедов, питающихся флоэмой, с симбиотическими грибами и без них (Coleoptera: Scolytidae).Экология 81: 2198–2210

    Статья Google Scholar

  • Ayres BD, Ayres MP, Abrahamson MD, Teale SA (2001) Разделение ресурсов и перекрытие у трех симпатрических видов короедов Ips (Coleoptera: Scolytidae). Oecologia 128: 443–453

    Статья Google Scholar

  • Barkawi LS, Francke W, Blomquist GJ, Seybold SJ (2003) Frontalin: de novo биосинтез компонента агрегации феромона Dendroctonus spp.короед (Coleoptera: Scolytidae). Insect Biochem Mol Biol 33: 773–788

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Birgersson GF, Schlyter F, Lofqvist J, Bergstrom G (1984) Количественное изменение компонентов феромона в еловом короеде Ips typographus от разных фаз атаки. J Chem Ecol 10: 1029–1055

    Статья CAS Google Scholar

  • Birgersson GF, Schlyter F, Bergstrom G, Lofqvist J (1988) Индивидуальные вариации содержания феромонов в агрегации короеда, Ips typographus .J Chem Ecol 14: 1737–1761

    Артикул CAS Google Scholar

  • Борден Дж. Х., Хант DWA, Миллер Д. Р., Слессор К. Н. (1986) Ориентация лесных клеоптер: неопределенный результат реакции отдельных жуков на различные стимулы. В: Payne TL, Birch MC, Kennedy CEJ (eds) Механизмы обоняния насекомых. Oxford University Press, Нью-Йорк, стр. 97–110

    Google Scholar

  • Костер Дж. Э., Гара Р. И. (1968) Исследования атакующего поведения южного соснового жука.II Ответ на привлекательный исходный материал. Contrib Boyce Thompson Inst 24: 69–76

    Google Scholar

  • Костер Дж. Э., Вите Дж. П. (1972) Влияние кормления и спаривания на высвобождение феромонов у южного соснового жука. Ann Entomol Soc Am 65: 263–266

    CAS Google Scholar

  • Колсон Р.Н. (1978) Динамика численности короедов. Анну Рев Энтомол 24: 417–447

    Статья Google Scholar

  • Ворона Дж. Ф. (1958) Некоторые возможности измерения интенсивности отбора у человека.Hum Biol 30: 1–13

    PubMed CAS Google Scholar

  • Crow JF, Kimura M (1970) Введение в теорию популяционной генетики. Харпер и Роу, Нью-Йорк

    Google Scholar

  • Day RW, Quinn GP (1989) Сравнение обработок после анализа различий в экологии. Ecol Monogr 59: 433–463

    Артикул Google Scholar

  • Друз А (1985) Насекомые восточных лесов.Дополнительная публикация Лесной службы Министерства сельского хозяйства США № 1426: 608. Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Вашингтон, округ Колумбия,

    Google Scholar

  • Дугаткин Л.А., Перлин М., Лукас Дж. С., Атлас Р. (2005) Групповые полезные признаки, частотно-зависимый отбор и генотипическое разнообразие: парадигма устойчивости к антибиотикам. Proc R Soc Lond B Biol Sci 272: 79–83

    Статья Google Scholar

  • Фишер Р.А. (1930) Генетическая теория естественного отбора.Oxford University Press, Oxford

    Google Scholar

  • Gries G, Gries R, Borden JH (1992) 3,7,7-триметил-1,3,5-циклогептатриен в летучих компонентах самок горных жуков сосны, Dendroctonus ponderosae . Naturwissenchaften 79: 27–28

    Статья CAS Google Scholar

  • Гросман Д.М., Салом С.М., Равлин Ф.В., Янг Р.В. (1997) Географические и гендерные различия в семиохимических веществах у появляющихся взрослых особей южного соснового жука (Coleoptera: Scolytidae).Ann Entomol Soc Am 90: 430–446

    Google Scholar

  • Hager BJ, Teale SA (1996) Генетический контроль продукции и реакции феромонов у соснового жука-гравера Ips pini . Наследственность 77: 100–107

    Статья Google Scholar

  • Hofstetter RW (2004) Динамика южной сосны. Диссертация, Дартмутский колледж

  • Hofstetter RW, Mahfouz JB, Klepzig KD, Ayres MP (2005) Влияние фитохимии деревьев на взаимодействия между эндофлодическими грибами, связанными с южным сосновым жуком.J Chem Ecol 31: 539–560

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Hofstetter RW, Cronin JT, Klepzig KD, Moser JC, Ayres MP (2006) Антагонизмы, мутуализм и комменсализм влияют на динамику вспышек южного соснового жука. Oecologia 147: 679–691

    PubMed Статья Google Scholar

  • Hughes PR (1973) Dendroctonus : производство феромонов и родственных соединений в ответ на монотерпены хозяина.З. Энгью Энтомол 73: 294–312

    Google Scholar

  • Hughes PR (1975) Феромоны Dendroctonus : происхождение продуктов окисления α-пинена, присутствующих у вылупившихся взрослых особей. J Insect Physiol 21: 687–691

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Keeling CI, Blomquist GJ, Tittiger C (2004) Скоординированная экспрессия гена для биосинтеза феромонов у соснового жука-гравера, Ips pini (Coleoptera: Scolytidae).Naturwissenschaften 91: 324–328

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Мейнард Смит Дж. (1982) Эволюция и теория игр. Издательство Кембриджского университета, Кембридж

    Google Scholar

  • Миллер Д. Р., Борден Дж. Х., Слессор К. Н. (1989) Межпопуляционные и внутрипопуляционные вариации феромона ипсдиенола, производимые самцами-граверами по сосне, Ips pini (Say) (Coleoptera: Scolytidae).J Chem Ecol 15: 233–247

    Статья CAS Google Scholar

  • Миллер Д.Р., Линдгрен Б.С., Борден Дж.Х. (2005a) Дозозависимые феромонные реакции горного соснового жука в насаждениях сосны обыкновенной. Environ Entomol 34: 1019–1027

    Статья CAS Google Scholar

  • Миллер Д.Р., Линдгрен Б.С., Борден Дж. Х. (2005b) Дозозависимые феромонные реакции Ips pini , Orthotomicus latidens (Coleoptera: Scolytidae) и ассоциатов в насаждениях сосны лоджовой.Environ Entomol 34: 591–597

    Статья Google Scholar

  • Payne TL, Coster JE, Richerson JV, Edson LJ, Hart ER (1978) Полевые реакции южного соснового жука на поведенческие химические вещества. Environ Entomol 7: 578–582

    CAS Google Scholar

  • Pitman GB, Vité JP (1963) Исследования феромона Ips confusus (Leconte). I. Вторичный половой диморфизм в эпителии задней кишки.Contrib Boyce Thompson Inst 22: 221–225

    CAS Google Scholar

  • Pitman GB, Kliefoth RA, Vité JP (1965) Исследования феромона Ips confusus (Leconte.) II. Дальнейшие наблюдения на месте производства. Contrib Boyce Thompson Inst 23: 13–18

    CAS Google Scholar

  • Pitman GB, Vité JP, Knizer GW, Fentiman AF Jr (1968) Аттрактанты короеда: транс -вербенол, выделенный из Dendroctonus .Nature 218: 168–169

    Статья CAS Google Scholar

  • Pitman GB, Vité JP, Kinzer GW, Fentiman AF Jr (1969) Специфичность агрегирующих популяцию феромонов у Dendroctonus . J Insect Physiol 15: 363–366

    Статья CAS Google Scholar

  • Прайс Т.С., Доггетт С., Пай Дж. М., Смит Б. (1998) История вспышек южных сосновых жуков на юго-востоке США.Комиссия по лесному хозяйству Джорджии, Атланта

    Google Scholar

  • Pureswaran DS (1999) Динамика производства и коммуникации феромонов у горного соснового жука, Dendroctonus ponderosae Hopkins и соснового гравера, Ips pini (Say). M.Sc. Диссертация, биологические науки, Университет Саймона Фрейзера

  • Pureswaran DS, Borden JH (2003) Больше лучше? Размер и продукция феромонов у горного соснового жука, Dendroctonus ponderosae Hopkins (Coleoptera: Scolytidae).J Insect Behav 16: 765–782

    Статья Google Scholar

  • Pureswaran DS, Gries R, Borden JH, Pierce HD Jr (2000) Динамика производства и коммуникации феромонов у горного соснового жука, Dendroctonus ponderosae Hopkins and the pine engraver, Ips pini (Say) (Coleoptera : Scolytidae). Химиоэкология 10: 153–168

    Статья CAS Google Scholar

  • Пуресваран Д.С., Салливан Б.Т., Эйрес М.П. (2006) Последствия для приспособленности выбора хозяина и стратегий производства феромонов у короеда, убивающего деревья (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae).Oecologia 148: 720–728

    PubMed Статья Google Scholar

  • Раффа К.Ф. (2001) Смешанные сообщения на нескольких трофических уровнях: экология систем химической связи короеда. Химиоэкология 11: 49–65

    Статья CAS Google Scholar

  • Раффа К.Ф., Берриман А.А. (1987) Взаимодействующие селективные давления в системах хвойный короед: основа для взаимных адаптаций? Am Nat 129: 234–262

    Статья Google Scholar

  • Рив Дж. Д. (1997) Хищничество и динамика короедов.Oecologia 112: 48–54

    Статья Google Scholar

  • Рив Дж. Д., Стром Б. Л. (2004) Статистические проблемы, возникающие при исследованиях отлова сколитид и связанных с ними насекомых. J Chem Ecol 30: 1575–1590

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Reeve JD, Rhodes DJ, Turchin P (1998) Соревнования по борьбе с южным сосновым жуком, Dendroctonus frontalis .Ecol Entomol 23: 433–443

    Статья Google Scholar

  • Renwick JAA (1967) Идентификация двух оксигенированных терпенов короедов Dendroctonus frontalis и Dendroctonus brevicomis . Contrib Boyce Thompson Inst 23: 355–360

    CAS Google Scholar

  • Renwick JAA, Vité JP (1969) Аттрактанты короеда: механизм колонизации Dendroctonus frontalis .Nature 224: 1222–1223

    Статья CAS Google Scholar

  • Renwick JAA, Vité JP (1970) Системы химической связи в Dendroctonus . Contrib Boyce Thompson Inst 24: 283–292

    CAS Google Scholar

  • Renwick JAA, Hughes PR, Pitman GB, Vité JP (1976) Продукты окисления терпенов, идентифицированные у короедов Dendroctonus и Ips .J Insect Physiol 22: 725–727

    Статья CAS Google Scholar

  • Рудинский Дж. А., Морган М., Либби Л. М., Майкл Р. Р. (1973) Производство звука в Scolytidae: 3-метил-2-циклогексен-1-он, выделяемый самкой жука Дугласа в ответ на звуковой сигнал самца. Environ Entomol 2: 505–509

    CAS Google Scholar

  • Рудинский Ю.А., Морган М.Э., Либби Л.М., Путман Т.Б. (1974) Антиагрегантно-конкурентный феромон горного соснового жука и новый арестант южного соснового жука.Environ Entomol 3: 90–98

    CAS Google Scholar

  • SAS (1991–2000) Выпуск руководства пользователя. SAS Institute Inc. SAS / STAT®, Кэри

  • Schlyter F, Birgersson G (1989) Индивидуальные вариации феромонов короеда и моли - сравнение и эволюционный фон. Holarc Ecol 12: 457–465

    Google Scholar

  • Seybold SJ, Huber DPW, Lee JC, Graves AD, Bohlmann J (2006) Монотерпены сосны и короеды сосны: сочетание удобства для защиты и химической коммуникации.Phytochem Rev 5: 143–178

    Статья CAS Google Scholar

  • Steed BE, Wagner MB (2004) Важность размера бревен для выбора хозяина и репродуктивного успеха Ips pini (Coleoptera: Scolytidae) в разрезе сосны пондероза в северной Аризоне и западной Монтане. J Econ Entomol 97: 436–450

    PubMed Статья Google Scholar

  • Sullivan BT (2005) Электрофизиологические и поведенческие реакции южного соснового жука, Dendroctonus frontalis Zimmermann (Coleoptera: Curculionidae) на летучие вещества, выделенные от конспецифических особей.J Econ Entomol 98: 2067–2078

    PubMed CAS Google Scholar

  • Турчин П. (1991) Нелинейное моделирование данных временных рядов: ограничение циклов хаоса у лесных насекомых, полевок и эпидемий. В: Logan JA, Hain FP (eds) Хаос и экология насекомых. Информационная серия "Экспериментальная станция Вирджина" 91-3. Политехнический институт и университет штата Вирджиния, Блэксбург

    Google Scholar

  • Вите Дж. П., Гара Р. И. (1962) Летучие аттрактанты сосны пондероза, пораженной короедами (Coleoptera: Scolytidae).Contrib Boyce Thompson Inst 21: 251–273

    Google Scholar

  • Vité JP, Billings RF, Ware CW, Mori K (1985) Южный сосновый жук: усиление или ингибирование реакции агрегации, опосредованной энантиомерами эндобревикомина. Naturwissenschaften 72:99

    Статья Google Scholar

  • Валлин К.Ф., Раффа К.Ф. (2004) Обратная связь между индивидуальным поведением выбора хозяина и динамикой популяции у эруптивного травоядного животного.Ecol Monogr 74: 101–116

    Артикул Google Scholar

  • White RA Jr, Agosin R, Franklin RT, Webb JW (1980) Феромоны короеда: доказательства механизмов физиологического синтеза и экологических последствий. З. Энгью Энтомол 90: 255–274

    CAS Google Scholar

  • Уилсон Д.С. (1975) Теория группового отбора. Proc Natl Acad Sci USA 72: 143–146

    PubMed Статья CAS Google Scholar

  • Wood DL (1982) Роль феромонов, кайромонов и алломонов в выборе хозяина и колонизации короедов.Анну Рев Энтомол 27: 411–446

    Статья CAS Google Scholar

  • Захави А., Захави А. (1997) Принцип гандикапа: недостающий фрагмент головоломки Дарвина. Oxford University Press, Нью-Йорк

    Google Scholar

  • Сравнение химического состава смолы сосновой ложки и сосны обыкновенной: значение для расширения ареала соснового горного жука, Dendroctonus ponderosae (Coleoptera: Curculionidae) [PeerJ]

    Введение

    Основным хозяином соснового горного жука, Dendroctonus ponderosae Hopkins (Coleoptera: Curculionidae) в его естественном ареале в западной Канаде является сосна ложняковая ( Pinus contorta Dougl.var. latifolia Engelm.), Но насекомое также способно использовать другие виды сосны, в том числе сосну обыкновенную ( P.bankiana Lamb.) (Furniss & Schenk, 1969; Safranyik & Linton, 1982; Cerezke, 1995; Cullingham и др. , 2011 г .; Эрбилгин и др. , 2013 г.). Ложная сосна встречается повсюду на северо-западе Северной Америки, но в основном встречается в Британской Колумбии (Британская Колумбия) и северо-центральной Альберте, Канада. Северо-восточная часть ареала лесной сосны граничит с дворовой сосной в Альберте.Джек Пайн простирается на восток через Канаду и на северо-восток США (Little, 1971). Там, где ареалы двух видов перекрываются, они образуют гибридную зону (Moss, 1949), в которую в последние годы успешно вторгся горный сосновый жук (Langor, Rice & Williams, 2007). Совсем недавно было обнаружено, что жуки успешно размножаются в насаждениях чистой сосны обыкновенной (Cullingham et al. , 2011). Исторически популяции горных сосновых жуков были наиболее распространены к западу от Скалистых гор (Safranyik & Carroll, 2006).Нелесные прерии, высокие возвышенности гор и холодные зимы в более высоких широтах способствовали ограничению этого распространения. Его недавнее вторжение в сосновые леса к востоку от Скалистых гор в северо-центральной части Альберты (Langor, Rice & Williams, 2007; Cullingham et al. , 2011) вызвало опасения, что он может распространиться на восток через обширные территории Канады. сосновый лес джек (Logan & Powell, 2001; Safranyik et al. , 2010).

    Вторжение в новую среду обитания местного или чужеродного травоядного может потребовать от этого животного эксплуатации новых популяций или видов растений-хозяев.Освобождение от конкуренции и / или хищничества, связанное с естественной средой обитания травоядных, - это другие факторы, которые могут способствовать успеху инвазивных видов (Keane & Crawley, 2002). Встреча с растениями, которые не могут защитить себя от определенных форм травоядных, часто позволяет вторгающимся видам преуспевать в новой среде. Например, изумрудный ясенелист, Agrilus planipennis Fairmaire (Coleoptera: Buprestidae), насекомое, обитающее в Азии, где оно не считается основным вредителем, очень губительно для некоторых видов ясеня ( Fraxinus spp.) в Северной Америке (Haack et al. , 2002; Poland & McCullough, 2006). Азиатские виды ясеня более устойчивы к изумрудному ясеневому мотыльку (Rebek, Herms & Smitley, 2008), возможно, из-за значительных различий в конститутивном химическом составе флоэмы, включая соединения, которые являются токсичными или сдерживающими для других травоядных (Eyles et al. ).

    Аналогичным образом, горный сосновый жук, вторгающийся в ранее незанятый ареал, может столкнуться с хозяевами, не приспособленными к защите от них, т.е.е., они входят в относительно «беззащитное пространство» (Ghandi & Herms, 2010). Cudmore et al. (2010) обнаружил, что продуктивность жуков была выше в популяциях деревьев, предположительно наивных по отношению к вспышкам горных сосновых жуков, но не исследовал потенциальные механизмы этого явления. В северной провинции Альберта недавние данные об успешном воспроизводстве сосны обыкновенной (Cullingham et al. , 2011) предполагают, что жук горной сосны может быть успешным в этих новых хозяевах, но приспособленность и результирующая динамика популяций жуков в этой новой среде в настоящее время остаются неизменными. неизвестный.Такие факторы, как климат, обилие и распределение восприимчивых и подходящих деревьев-хозяев, а также общая структура древостоя могут играть ключевую роль в определении конечного результата распространения в сосновых лесах. Поскольку восприимчивость и пригодность потенциального дерева-хозяина для горного соснового жука в первую очередь зависит от его химического состава (Safranyik & Carroll, 2006), изменение химического состава дерева в новых местообитаниях будет играть ключевую роль в определении успеха насекомого.

    Среди основных средств защиты, используемых хвойными деревьями от атакующих организмов, являются их смоляные терпены.Терпены могут служить аттрактантами или репеллентами для жуков-короедов (Gershenzon & Croteau, 1991; Pureswaran & Borden, 2003; Keeling & Bohlmann, 2006) и участвуют в выборе хозяина (Moeck & Simmons, 1991). Было обнаружено, что они токсичны для жуков-короедов (Smith, 1961, 1963, 1965; Raffa et al. , 1985), предшественников агрегационных и антиагрегационных феромонов (Conn et al. , 1984) и синергистов. на феромоны (Miller & Borden, 1990; Borden et al., 1983; Conn et al. , 1983). Смолы поддерживаются в большинстве хвойных деревьев в качестве основной конститутивной защиты и вырабатываются как индуцированная защита, срабатывающая, когда дерево подвергается атаке (Raffa, 1991). Например, было обнаружено, что сосна лесная отвечает на нападение горного соснового жука и связанных с ним грибов значительным увеличением общего количества терпенов в дереве (Shrimpton, 1973; Raffa & Berryman, 1982, 1983 a ; Miller, Berryman & Райан, 1986; Бун и др. , 2011).Точно так же было обнаружено, что общие концентрации монотерпенов в индуцированной ткани у сосновой сосны увеличены по сравнению с уровнями в конститутивной ткани после нападения червя-почкозуба (Wallin & Raffa, 1999).

    Мы сравнили химический состав основной смолы и индуцированные реакции на смоделированное нападение между сосновой ложкой в ​​южной Британской Колумбии (где вспышки распространены) и северной Британской Колумбии (в основном за пределами исторического ареала жука) с таковыми сосны обыкновенной в северной и центральной Альберте.Наша цель состояла в том, чтобы сравнить защитные свойства терпенов у сосновых деревьев и сосен, чтобы получить представление о способности жуков находить подходящих хозяев, привлекать сородичей и использовать ресурсы для успешного размножения в этих новых хозяевах.

    Методы и материалы

    Конституционная оборона

    Образцы незараженных стволов сосны и сосны палочки были отобраны на разрезе от границы Альберты / Саскачевана до Принс-Джорджа, Британская Колумбия (рис.1). Мы попытались взять образцы деревьев через равные промежутки времени вдоль трансекты, но не удалось избежать больших промежутков, где подходящая сосна не могла быть найдена из-за сельскохозяйственной деятельности или добычи нефти или естественных разломов леса. В 2006 г. были отобраны семь населенных пунктов. В 2007 г. были отобраны еще пять участков, чтобы увеличить общее количество проб. Для каждого местоположения было отобрано не более десяти деревьев, каждое с минимальным диаметром на высоте груди (d.b.h .; 1,3 м над землей) 15 см. На некоторых участках не удалось найти десять деревьев, отвечающих требованиям минимального размера, поэтому было отобрано менее десяти деревьев (рис.1). Пробойник диаметром 10 мм (№ 149 Arch Punch 10 мм; C.S. Osborne & Co., Харрисон, штат Нью-Джерси) использовали для удаления диска коры и флоэмы на уровне груди. Каждый диск хранился в индивидуально маркированных конвертах и ​​сразу же помещался в сухой лед, где он оставался до тех пор, пока не был перенесен в морозильную камеру -80 ° C. Образцы хранили при -80 ° C, пока они не были отправлены в сухом льду в лабораторию Министерства лесов и исследований пастбищных лесов Британской Колумбии, Виктория, Британская Колумбия, для обработки и анализа.

    Рисунок 1: Карта мест для выборки в Британской Колумбии и Альберте.

    Образцы флоэмы были обработаны с использованием газового хроматографического анализа с пламенной ионизацией (GC-FID) для идентификации соединений путем сопоставления их времени удерживания с синтетическими стандартами. Образцы обрабатывали, как описано в Clark, Carroll & Huber (2010).

    На основании местоположения деревьев, отобранных в сравнении с точками отбора проб, проведенными Поллаком и Данчиком (1985), деревья в каждом месте были классифицированы как сосна домкрата или сосна обыкновенная. Концентрации терпена (ppm) и процентное содержание смолы каждого терпена анализировали с использованием двухвыборочного непараметрического критерия суммы рангов Вилкоксона, чтобы определить, существуют ли различия между двумя видами ( α = 0.05), поскольку большинство данных о терпенах не могут быть преобразованы в соответствии с предположением о гомоскедастичности, основанном на тесте Левена. Все данные были проанализированы с помощью R v.2.6.2 (R Development Core Team, 2008). Значения ниже 5 ppm считались нулевыми для анализа.

    Энантиомерный состав

    Для оценки энантиомерного состава трех преобладающих монотерпенов (лимонена, α -пинена и β -пинена) были взяты образцы из трех популяций - двух сосновых палок (BC) и одной сосны обыкновенной (Альберта) (Таблица 1 ) - взятые таким же образом, как описано ранее.Колонка Cyclodex-B (Agilent Technologies) использовалась с гелием в качестве газа-носителя. Все данные для энантиомерного состава анализировали с использованием ANOVA с апостериорным тестом Tukey HSD ( α = 0,05). При необходимости данные были преобразованы, чтобы соответствовать предположениям о гомоскедастичности, основанным на визуальном исследовании остаточных графиков.

    Таблица 1:

    Места отбора проб (Келоуна и Четвинд - сосна ложняк, Форт МакМюррей - сосна джек), количество деревьев, отобранных в каждом месте, и даты отбора проб для работ по искусственной защите.

    Расположение Количество деревьев Координаты Дата выборки
    День 0 День 2 День 14
    Келоуна 10 с.ш. 49 ° 57.684 з.д. 119 ° 42,551 01 августа 07 03 августа 07 15 августа 07
    Четвинд 11 с.ш. 49 ° 53.145 шир. 120 ° 25,121 05 августа 07 07 августа 07 19 августа 07
    Форт МакМюррей 10 с.ш.57 ° 21.640 з.д. 111 ° 32,281 09 августа 07 11 августа 2007 г. 23 августа 07
    DOI: 10.7717 / peerj.240 / table-1

    Наведенная защита

    Неинфицированные сосновые сосны, как было определено по отсутствию растительности и смоляных трубок, были отобраны в насаждении возле Четвинда, Британская Колумбия (LP-N), расположенном севернее и восточнее, чем зарегистрированные заражения горными сосновыми жуками до 1970 г. край исторического ареала горного соснового жука (Safranyik & Carroll, 2006) и недалеко от Келоуны, Британская Колумбия (LP-S).Кроме того, около Форт МакМюррей, провинция Альберта (Япония), был отобран древостой из сосны обыкновенной - популяция, предположительно не подверженная воздействию горного соснового жука (таблица 1). Два исходных образца были взяты пробойником коры (диаметром 10 мм) как с восточной, так и с западной стороны деревьев на уровне груди. Силиконовые затычки (силиконовые затычки для ушей Mack’s® Pillow Soft®; McKeon Products, Inc., Уоррен, Мичиган) использовали для закрытия раны.

    Перед взятием образцов с дерева участок, на котором нужно было сделать пробойник для коры, соскребали для удаления рыхлых обломков, а затем опрыскивали этанолом (95%).Инструменты, используемые в процессе обработки и отбора проб, также были опрысканы этанолом перед использованием на каждом дереве, чтобы уменьшить возможное загрязнение. Диски коры и флоэмы, снятые с каждого места штамповки, были сохранены в отдельных помеченных конвертах и ​​немедленно закопаны в сухой лед в холодильнике, где их хранили до тех пор, пока их не могли перенести в морозильную камеру с температурой -80 ° C для более длительного хранения перед хранением. анализ.

    От каждой сосны в августе 2007 г. отобрали пробы одним и тем же способом трижды: (1) исходная проба; (2) через два дня после первоначального отбора проб - со стороной отбора проб, выбранной случайным образом с помощью подбрасывания монеты, - примерно на 10 мм выше первоначальной пробойной раны; и (3) через четырнадцать дней после первоначального отбора проб на стороне дерева, противоположной двухдневной пробе, снова примерно на 10 мм выше первоначального штампа.Время отбора второго образца через два дня после ранения использовалось, потому что массовое нападение обычно завершается через один или два дня после контакта первого жука горной сосны с деревом (Safranyik & Carroll, 2006). Следовательно, именно первоначальная реакция дерева на ранение в это время, скорее всего, повлияет на успешную колонизацию.

    пробы были отправлены в лабораторию Министерства лесов и пастбищных исследований Британской Колумбии, Виктория, Британская Колумбия, для обработки с использованием газового хроматографического пламенно-ионизационного анализа точно так, как описано ранее.Один из двух исходных образцов флоэмы с каждого дерева (с восточной или западной стороны дерева) был выбран путем подбрасывания монеты для обработки для сравнения индуцированных уровней монотерпенов; другой образец использовали для анализа энантиомерного состава. Были проанализированы данные по девяти монотерпенам (3-карен, лимонен, линалоол, мирцен, β -фелландрен, α -пинен, β -пинен, пулегон, терпинолен) и по всем 26 измеренным терпенам. Данные были проанализированы с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) для сравнения уровней монотерпена в разных точках на 0, 2 и 14 день.При необходимости данные были преобразованы [log 10 ( x + 1)] для соответствия требованиям гомоскедастичности на основе визуального исследования остаточных графиков. Если ANOVA был значимым ( α = 0,05), средние значения разделялись апостериорным HSD Тьюки. Данные также были проанализированы для сравнения скорости изменения уровней каждого терпена между днями отбора проб с использованием непараметрического теста Краскела-Уоллиса с последующим двухвыборочным непараметрическим критерием суммы рангов Вилкоксона, поскольку данные не могли быть преобразованы для соответствия требованиям гомоскедастичности. на основе визуального осмотра остаточных участков.

    Результаты

    Конституционная оборона

    Исходя из места сбора, мы отобрали 50 деревьев сосны стебля и 61 сосну. Не было значительных различий в диаметре деревьев между двумя видами в выборке ( P > 0,05). Pollack & Dancik (1985) обнаружили, что α -пинен и β -фелландрен были наиболее важными переменными для дифференциации между сосной ложкой и сосной обыкновенной и предполагаемыми гибридными популяциями в Альберте.За единственным исключением (которое было проанализировано как сосна обыкновенная), все деревья, взятые в пробах на участках, которые считаются занятыми сосной обыкновенной, имели более высокий процент α -пинена по сравнению с β -фелландреном; и все деревья из мест отбора проб, занятых лесной сосной, имели более высокий процент β -фелландрена по сравнению с α -пиненом.

    Наблюдались значимые различия (критерий суммы рангов Вилкоксона, α = 0,05) между конститутивными концентрациями (ppm) в ложке и пайне для всех, кроме трех, из 26 рассмотренных монотерпенов (таблица 2).Из различающихся монотерпенов у сосны лесной был более высокий уровень 20 из 23 терпенов, за исключением: линалоола, пулегона и α -пинена. Общее количество терпенов также было выше у сосны лесной, чем у сосны обыкновенной. Ложка и сосна джек также значительно различались по процентному составу всех терпенов, кроме пяти, в смоле флоэмы (таблица 3). Кроме того, у сосны палевой был более высокий процентный состав всех испытанных терпенов, которые различались между видами, за исключением борнилацетата (0.37% против 1,80%), α -кариофиллен (0,11% против 0,29%), пулегон (0,24% против 4,16%) и α -пинен (7,09% против 58,42%).

    Таблица 2:

    Среднее содержание терпенов (PPM) (± 1 SE) в деревьях сосны стеблиной и сосны обыкновенной.

    Терпен P -значениеa Среднее содержание (ppm)
    Лоджик сосна Джек Пайн
    Борнеол P <0.001 14,67 ± 3,18 4,18 ± 1,64
    Борнилацетат П = 0,004 45,95 ± 12,55 42,52 ± 3,41
    Камфен п <0,001 88.47 ± 8,30 30,32 ± 4,51
    Камфора P = 0,041 6,69 ± 1,93 2,21 ± 0,85
    3-Carene п <0,001 1738,14 ± 321,80 226.99 ± 44,95
    α -Кариофиллен п <0,001 16,02 ± 3,32 5,47 ± 2,24
    α -Копаен п <0,001 13.70 ± 2,68 1,09 ± 0,78
    α -Кубебен П = 0,273 2,50 ± 1,46 0,79 ± 0,63
    п - Цимена п <0,001 32,06 ± 5,11 2.90 ± 1,71
    α -Гумулен п <0,001 42,35 ± 7,30 3,19 ± 1,42
    Лимонен п <0,001 848,64 ± 164,35 203.25 ± 48,89
    Линалоол P = 0,220 64,73 ± 9,02 117,74 ± 16,68
    Мирцен п <0,001 435,45 ± 45,48 100,18 ± 15,71
    Оцимен P <0.001 31,75 ± 8,21 0,00 ± 0,00
    α -Фелландрен п <0,001 175,77 ± 17,93 1,62 ± 1,38
    β -фелландрен P <0.001 9096,72 ± 960,59 157,21 ± 40,39
    α -Пинен п <0,001 949,81 ± 132,72 2518,14 ± 328,27
    β -Пинен P <0.001 921,46 ± 127,02 283,98 ± 43,68
    Пулегоне P = 0,039 30,21 ± 6,81 107,13 ± 22,81
    Сабинен п <0,001 141.94 ± 17,74 7,12 ± 2,17
    α -Терпинен п <0,001 15,39 ± 2,95 0,00 ± 0,00
    γ -Терпинен п <0,001 23.81 ± 5,42 0,00 ± 0,00
    Терпинеол п <0,001 53,64 ± 8,55 16,50 ± 6,59
    Терпинолен п <0,001 352.79 ± 48,44 47,07 ± 13,04
    α -Туйон P = 0,122 2,25 ± 0,84 1,85 ± 1,20
    Итого п <0,001 15144,92 ± 1463,47 3881.44 ± 395,26
    DOI: 10.7717 / peerj.240 / table-2 Таблица 3:

    Среднее относительное содержание терпенов (%) (± 1 SE) в ложке и сосне обыкновенной.

    Терпен P -значениеa Среднее относительное содержание (% от общих монотерпенов)
    Лоджик сосна Джек Пайн
    Борнеол П = 0.016 0,11 ± 0,02 0,09 ± 0,03
    Борнилацетат п <0,001 0,37 ± 0,10 1,80 ± 0,26
    Камфен П = 0,874 0.64 ± 0,09 0,60 ± 0,08
    Камфора P = 0,120 0,06 ± 0,03 0,07 ± 0,03
    3-Carene П = 0,005 10,56 ± 1,33 8,68 ± 1,48
    α -Кариофиллен P <0.001 0,11 ± 0,03 0,29 ± 0,14
    α -Копаен п <0,001 0,09 ± 0,02 0,02 ± 0,01
    α -Кубебен P = 0.307 0,01 ± 0,01 0,04 ± 0,04
    п-Cymene п <0,001 0,20 ± 0,04 0,07 ± 0,04
    α -Гумулен п <0,001 0.32 ± 0,06 0,18 ± 0,12
    Лимонен П = 0,004 5,26 ± 0,85 4,77 ± 0,99
    Линалоол P = 0,090 0,87 ± 0,38 5,93 ± 1,37
    Мирцен П = 0.005 2,98 ± 0,28 2,16 ± 0,28
    Оцимен п <0,001 0,18 ± 0,05 0,00 ± 0,00
    α -Фелландрен P <0.001 1,13 ± 0,07 0,02 ± 0,02
    β -фелландрен п <0,001 58,25 ± 1,92 4,19 ± 0,99
    α -Пинен P <0.001 7,09 ± 0,91 58,42 ± 2,32
    β -Пинен п = 0,687 6,74 ± 0,77 6,47 ± 0,72
    Пулегоне п <0,001 0.24 ± 0,06 4,16 ± 1,23
    Сабинен п <0,001 0,91 ± 0,09 0,19 ± 0,06
    α -Терпинен п <0,001 0.08 ± 0,02 0,00 ± 0,00
    γ -Терпинен п <0,001 0,11 ± 0,02 0,00 ± 0,00
    Терпинеол п <0,001 0.37 ± 0,06 0,30 ± 0,12
    Терпинолен п <0,001 3,29 ± 1,02 1,32 ± 0,35
    α -Туйон P = 0,128 0,02 ± 0,01 0.20 ± 0,14
    DOI: 10.7717 / peerj.240 / таблица-3

    Энантиомерный состав

    Наблюдались существенные различия между ложбаром и сосной джек в процентном энантиомерном составе лимонена, α -пинена и β -пинена (Таблица 4). Обе популяции лесной сосны имели значительно ( F = 20,75; df = 2,60; P <0,001) более высокий процент (-) - α -пинена, чем популяция сосны обыкновенной [и, соответственно, более низкой процентное содержание (+) - α -пинена ( F = 20.57; df = 2,60; P <0,001)] (таблица 4). Обе популяции сосны палевой и популяции сосны обыкновенной имели более высокий процент (-) - энантиомера лимонена, чем (+) - энантиомера. Популяция лесной сосны южной Британской Колумбии около Келоуны имела более высокий процент (+) - лимонена, чем популяция джек-пайна ( F = 4,87; df = 2,50; P = 0,01), которые, наоборот, имели более высокий процент. процентное содержание (-) - лимонена ( F = 4,23; df = 2,50; P = 0.02). Все три популяции двух видов содержали исключительно (-) - β -пинен (таблица 4).

    Таблица 4: Среднее процентное содержание хиральных монотерпенов (± 1 SE) из стволовых сосен в северных и южных регионах (LP-N и LP-S соответственно) и из стволовых сосен (JP) a.
    Расположение (+) - α -пинен (-) - α -пинен (+) - β -пинен (-) - β -пинен (R) - (+) - лимонен (S) - (-) - лимонен
    LP-S 37 (± 4) 63 (± 4) 0 100 29 (± 5) 71 (± 5)
    п = 28 п = 28 п = 28 п = 28 п = 27 п = 27
    LP-N 50 (± 6) 50 (± 6) 0 100 17 (± 5) 83 (± 5)
    п = 17 п = 17 п = 16 п = 16 п = 16 п = 16
    JP 78 (± 4) 22 (± 4) 0 100 5 (± 5) 95 (± 5)
    п = 18 п = 18 п = 14 п = 14 п = 10 п = 10
    DOI: 10.7717 / peerj.240 / таблица-4

    Наведенная защита

    Наблюдались значительные различия между уровнями терпена, взятыми в пробах на 0, 2 и 14 день, а также между местоположениями (рис. 2). Также наблюдались значительные различия в скорости изменения между местоположениями для пяти терпенов: лимонена, мирцена, α -пинена, β -пинена, пулегона (рис. 3).

    Рисунок 2: Средние уровни терпенов на 0-й день (исходный образец), 2-й и 14-й день в двух популяциях лесной сосны (LP-S - сосна южная, Kelowna; LP-N - сосна северная, Chetwynd) и одна. Популяция джек пайн (Япония - Форт МакМюррей) в ответ на ранение.
    Различные строчные буквы в каждом терпене указывают на значительные различия ( α = 0,05) между местоположениями этого терпена.
    Рисунок 3: Изменение уровней терпенов на 0-й, 2-й и 14-й день в двух популяциях лесной сосны (LP-S - сосна южная, Kelowna; LP-N - сосна северная, Chetwynd) и одной популяции сосны лесной. (JP - Fort McMurray) в ответ на ранение.
    Звездочки указывают на значительные различия в скорости изменения уровней монотерпена.

    Сосна лесная южная Британская Колумбия имела более высокую скорость увеличения уровней лимонена ( χ 2 = 14,99; df = 2; P <0,001) между 0 и 2 днями по сравнению со скоростью увеличения северная до н.э. сосна деревяная и сосна обыкновенная. Единственное различие ( F = 4,25; df = 2, 28; P = 0,02) в уровнях лимонена между местоположениями было в исходной выборке между сосной ложкой северной BC и сосной обыкновенной (рис.2).

    Сосна лоджостая северная BC также имела более низкую скорость увеличения уровней мирцена ( χ 2 = 10,92; df = 2; P <0,01) по сравнению с сосной лоджовой южной BC, но ни одна сосна деревяная. Популяция отличалась от сосны обыкновенной между 0 и 2 днями. Только в исходной выборке уровни мирцена были выше ( F = 4,16; df = 2, 28; P = 0,03) в деревьях сосны лоджовой северной Британской Колумбии по сравнению с соснами джек (рис.2).

    Скорость увеличения уровней α -пинена в соснях ложполя южной Британской Колумбии была выше ( χ 2 = 10,35; df = 2; P <0,01), чем в сосне деревенской северной Британской Колумбии. деревьев, в то время как скорость увеличения уровней α -пинена в дереве ливневой сосны не отличалась от любой популяции сосны ложной в период между 0 и 2 днями (рис. 3). Однако абсолютные уровни α -пинена были выше ( F = 20.8; df = 2, 28; P <0,001; F = 13,68; df = 2, 28; P <0,001; F = 45,46; df = 2, 28; P <0,001) у сосны обыкновенной во все три периода выборки по сравнению с обеими популяциями сосны палевой (рис. 2). Темпы увеличения уровней β -пинена были выше ( χ 2 = 12,90; df = 2; P <0,01) у сосны обыкновенной и сосны южной BC по сравнению с сосной северной BC. сосна с 0 по 2 сутки (рис.3).

    Скорость увеличения уровней пулегона была выше ( χ 2 = 16,93; df = 2; P <0,001) у сосны ложнянки северной Британской Колумбии по сравнению с сосной обыкновенной, и уровень пулегона был выше. в северной BC сосны ложной по сравнению с двумя другими участками (рис. 2). Уровень пулегона в сосновой ложке южной BC продемонстрировал значительную скорость снижения по сравнению с обеими другими популяциями между 0 и 2 днями (рис. 3), и уровень был ниже ( F = 19.32; df = 2,2 8; P <0,001), чем у сосны северной BC (рис. 2). Между 2-м и 14-м днями у сосны обыкновенной была более высокая ( χ 2 = 6,37; df = 2; P = 0,04) скорость увеличения пулегона по сравнению с сосной лоджовой южной Британской Колумбии (рис. 3). хотя уровни на 14-й день не различались ни в одном месте (рис. 2).

    Не было разницы между местоположениями в скорости изменения общих уровней терпенов флоэмы, хотя исходный образец действительно показал более высокий ( F = 3.75; df = 2, 28; P = 0,04) уровней общих терпенов у сосны ложной северной Британской Колумбии по сравнению с сосной обыкновенной. Однако уровни общих терпенов не различались на 2-й или 14-й день.

    Обсуждение

    Сравнение терпеновых составов смолы коры сосны ложной и сосны обыкновенной, отобранных в нашем исследовании, показало, что сосна палочка имеет более высокие конститутивные уровни большинства терпенов, чем сосна обыкновенная, включая 3-карен, мирцен и терпинолен (Таблица 2).Многие из этих терпенов являются важными полухимическими веществами для горного соснового жука. Например, уловы горных сосновых жуков в ловушках с наживкой с феромонами были увеличены за счет выброса 3-карена с высокой скоростью (Miller & Borden, 2000). Мирцен и терпинолен вместе оказались даже более эффективным синергистом, чем один мирцен в ловушках с наживкой с феромонами (Borden, Pureswaran & Lafontaine, 2008), в то время как мирцен оказался наиболее эффективным синергистом в исследовании деревьев с наживкой (Borden et al., 1983). Это говорит о том, что лесная сосна может быть более заметна для кормящихся горных жуков, чем обыкновенная сосна. С другой стороны, мы обнаружили более низкие концентрации терпенов, которые обычно считаются токсичными, - например, овицидного лимонена и 3-карена (Raffa & Berryman, 1983 b ) - в сосне обыкновенной по сравнению с сосной лесной. Поскольку около 47% сосны обыкновенной в нашем исследовании содержали неопределяемые уровни 3-карена, этот вид-хозяин потенциально более подходит, чем сосна лесная, для воспроизводства горного соснового жука, хотя Erbilgin et al. (2013) обнаружил, что после интродукции жука высвобождаются более высокие уровни 3-карена, чем сосна ложняковая. Вероятно, существуют региональные различия в терпеновом составе сосны обыкновенной, что может частично объяснить эту разницу между нашими наблюдениями и Erbilgin et al. (2013), точно так же, как это наблюдалось у лесной сосны (Forrest, 1980; Clark, Carroll & Huber, 2010). Эрбилгин и др. (2013) также использовал резаные болты, а не живые деревья, что может дополнительно объяснить расхождения.

    При рассмотрении наших результатов важно помнить, что существуют значительные региональные различия в составе монотерпенов среди популяций лесной сосны (Forrest, 1980; Smith, 1983; Clark, Carroll & Huber, 2010), и учитывая обширный исторический диапазон горных пород. сосновый жук, похоже, эволюционировал, чтобы иметь дело с этой разновидностью. Наш метод отбора проб не позволяет нам учитывать какие-либо внутривидовые вариации в уровнях терпенов, поскольку мы разделяем их только по видам деревьев.Состав терпенов варьируется в пределах одного и того же вида деревьев (Forrest, 1980; Clark, Carroll & Huber, 2010), но в этом исследовании мы сосредоточились на межвидовых вариациях между двумя видами сосны.

    Сложные взаимодействия между насекомым и смолой. Уровни α -пинена очень важны в свете того факта, что уровни этого монотерпена в сосне обыкновенной значительно выше, чем в сосне деревянистой (Таблица 1), тем самым потенциально влияя на жизнедеятельность жуков горной сосны. поведение и успехи в заселении сосны обыкновенной. α -Пинен (таблица 1) метаболизируется самками горного соснового жука с образованием транс -вербенола, основного компонента феромона агрегации горного соснового жука (Conn et al. , 1984), который необходим для успеха массовое нападение (Рудинский, 1962). Эрбилгин и др. (2013) показали, что более высокие выбросы транс -вербенола самками горного жука сосны обыкновенной связаны с более высокими уровнями α -пинена в этом хозяине. α -Пинен также самоокисляется до вербенона, феромона против агрегации горного соснового жука (Hunt et al. , 1989), и Erbilgin et al. (2013) обнаружил равные количества вербенона, испускаемого болтами из сосны и шпунта. Включение защиты хозяина в химические сигналы, регулирующие агрегацию, помогает оптимизировать успех жуков (Raffa & Berryman, 1983, a ).

    Энантиомерный состав α -пинена может иметь важное значение для некоторых короедов (Renwick, Hughes & Krull, 1976).Несмотря на то, что общие уровни α -пинена были выше у сосны обыкновенной, доля (-) - α -пинена была ниже по сравнению с обеими популяциями сосны палевой (Таблица 4). Летучие вещества, собранные с болтов лесной сосны из южной части Британской Колумбии, показали 67,7% и 100% (-) - α - и (-) - β -пинена соответственно (Pureswaran, Gries & Borden, 2004), что хорошо соответствует наши данные для коры и флоэмы сосны южной BC (62,6% и 100% соответственно) (табл. 4).Существует корреляция между энантиомерным составом α -пинена, действию которого подвергались насекомые, и соотношением энантиомеров феромонов, продуцируемых несколькими видами Ips (Seybold, 1993). Например, было обнаружено, что более высокий процент (-) - α -пинена в ели-хозяине [ Picea abies (L.) H. Karst.] Коррелирует с более высоким процентом цис -вербенола, продуцируемого Ips typographus (Линдстрём и др. , 1989).Мы обнаружили значительно более высокие отношения (-) - α -пинена в сосне обыкновенной по сравнению с сосной лесной, что соответствует выводам (Erbilgin et al. , 2013). Электроантеннограммы показали, что жук горной сосны может различать энантиомеры вербенола и вербенона (Whitehead et al., 1989), хотя электрофизиологические реакции не обязательно приводят к определенному поведению, и цис -вербенол не был таким привлекательным, как . транс -вербенол к жукам горной сосны в сочетании с мирценом и экзо -бревикомином (Miller & Lafontaine, 1991).Однако (Эрбилгин и др. , 2013) не обнаружил, что производство (-) - транс -вербенола ограничивается энантиомерным составом α -пинена в сосне обыкновенном.

    Были также различия в скорости изменения уровней некоторых терпенов после ранения, и если индуцированные защитные реакции адекватны и быстрые жуки иногда откажутся от своих попыток колонизации (Raffa, 1991). Незараженные сосновые деревья возле Келоуны, Британская Колумбия, было трудно найти из-за высокой активности жуков в этом районе.Хотя отобранные деревья не были заражены, вероятно, из-за случайности или географического расстояния от зараженных насаждений, также возможно, что они обладали некоторыми характеристиками, которые делали их относительно непригодными для колонизации. Более того, в попытке стандартизировать уровни наблюдаемой индуцированной защиты эти деревья были только механически ранены, поскольку существует большая вариабельность между жуками и переносимыми ими микроорганизмами (Lee, Kim & Breuil, 2006). Таким образом, наши результаты могут отличаться от индуцированной реакции, вызванной нападением жуков.

    Лимонен, терпен, токсичный для жуков-короедов (Smith, 1965; Raffa & Berryman, 1983, b ; Cook & Hain, 1988), имеет более высокую скорость увеличения между 0 и 2 днями в южной популяции Ложная сосна в сравнении с популяцией северной полевой сосны. Эта более сильная реакция южной сосны на рану по сравнению с северной сосной подтверждает гипотезу о том, что популяции деревьев, которые ранее подвергались вспышкам горных сосновых налетов, сохраняют более эффективный ответ на нападение - i.е., быстрое повышение уровня токсичного терпена - и, следовательно, они менее подходят для воспроизводства (Cudmore et al. , 2010). Скорость увеличения мирцена, а также уровень и скорость увеличения β -пинена не различались между сосной южной ложкой и сосной обыкновенной, что указывает на то, что жук будет испытывать аналогичную скорость реакции у этого нового вида-хозяина. для этих терпенов.

    Результат взаимодействия жука горной сосны с компонентами смолы флоэмы у нового хозяина, такого как сосна обыкновенная, также может зависеть от уровней популяции жуков.Boone et al. (2011) обнаружил, что защитные свойства смолы у лесного столба сосны играют важную роль в защите деревьев от нападения горных сосновых жуков на низких уровнях популяций, но не на высоких. Наши результаты предполагают, что из-за в целом более низких уровней защиты на основе терпенов у сосны обыкновенной по сравнению с сосной деревянистой, начальные эпидемические популяции горных сосновых жуков могут иметь больший успех в колонизации сосны обыкновенной. Кроме того, жуки могут использовать относительно более высокие уровни α -пинена в сосне джек для производства феромонов агрегации, которые еще больше увеличивают успех колонизации (Erbilgin et al., 2013) и позволяют быстро увеличивать популяцию. Cullingham et al. (2012) с помощью генетической информации предсказал распространение палочки и сосны обыкновенной. Их работа показывает, что ареал чистой сосны обыкновенной начинается дальше на восток, чем исторический ареал, указанный Литтлом (1971). На основании Cullingham et al. (2012) мы могли брать образцы деревьев, которые мы определили в этом исследовании как джек пайн, которые не обязательно считаются чистыми. Однако мы показали, что жук горной сосны перемещается в область, которая имеет значительные различия в абсолютных и относительных уровнях терпенов независимо от гибридно-генетического статуса хозяев, с которыми они сталкиваются.Большинство исследований поведенческих и токсических эффектов терпенов на горного соснового жука проводится с использованием в качестве модельных видов-хозяев сосны ложной или сосны пондероза ( Pinus ponderosa Dougl. Ex Laws.). Минимальные уровни терпенов смолы, необходимые для получения адекватного шлейфа аттрактанта от пораженного штамба, неизвестны. Следовательно, может существовать аддитивный эффект между рядом кайромонов-хозяев (Borden et al. , 1983; Conn et al. , 1983), что в сочетании с более высокими уровнями общего количества терпенов, присутствующих в сосновой ложке, может указывать на то, что Сосну обыкновенную легче обнаружить горному жуку, чем сосну обыкновенную.Композиция терпена может также облегчить идентификацию лесной сосны в качестве подходящего хозяина. Например, несмотря на то, что кажется предпочтительным химическая среда у нового хозяина, белокорой сосны ( Pinus albicaulis ), по сравнению с сосновой палочкой, Raffa, Powell & Townsend (2013) обнаружили, что жук горной сосны не проявляет предпочтения к белокору сосна в смешанных насаждениях, что указывает на то, что жук горной сосны может лучше распознавать своего традиционного хозяина в таких ситуациях. Однако сочетание более низких уровней некоторых терпенов, которые обычно считаются токсичными для насекомых, и повышенной концентрации α -пинена, который является предшественником как феромонов первичной агрегации, так и антиагрегационных феромонов, может облегчить нападение и колонизацию сосны обыкновенной.Это подразумевает значительный потенциал для постоянного и увеличивающегося успеха горного соснового жука в этом новом географическом ареале и хозяине, особенно если климатическая пригодность возрастет, как прогнозировалось (Safranyik & Carroll, 2006; Safranyik et al. , 2010). По мере того, как жук распространяется дальше в чистые сосновые леса, критически важно будет провести дальнейшие исследования поведения и репродуктивного успеха горного соснового жука в этом новом хозяине.

    Патенты в классе 514/738

    Матч Документ Название документа
    251 5698209 Репеллентный состав от членистоногих
    Репеллентная композиция для членистоногих, содержащая соединение монотерпендиола, выбранное из каран-3,4-диола и п-ментан-3,8-диола, и соединение пиретроида, выбранное из фенотрина и перметрина, как...
    252 56

    Борьба с неопасными вредителями
    Безопасный метод борьбы с насекомыми с использованием нетоксичного состава. Изобретение включает способ изготовления композиции в виде ароматизатора и кристаллических частиц, которые ...
    253 5681564 Ароматизированный, готовый к применению противоядие с активированным углем
    Чтобы предоставить терапевтическую дозу водной суспензии активированного угля жертве отравления, непрозрачную соломинку изнутри покрывают вязким ароматизирующим раствором, и суспензия всасывается...
    254 5681855 Набор эмульсионной композиции PGE1
    Изобретение относится к набору для приготовления эмульсии, содержащей простагландин E1, способу приготовления эмульсии и способу приготовления эмульсионной композиции, содержащейся в ...
    255 5658595 Способ, состав и устройство для обработки сырья, продуктов и средств производства, в частности в пищевой промышленности.
    Смесь перекиси водорода и глицерина оказалась особенно эффективной в качестве консервирующей добавки для сырья, в частности пищевых продуктов.Органическая кислота, такая как ...
    256 5643883 Ингибиторы захвата глюкозо-6-фосфата и их новые применения
    Настоящее изобретение обеспечивает композицию, содержащую ингибитор поглощения глюкозо-6-фосфата. Также предоставляется метод подавления импорта глюкозо-6-фосфата в ...
    257 5616347 Лечебные композиции диоксида хлора для кожи для предотвращения раздражения
    Настоящее изобретение относится к открытию того, что включение эффективных количеств соединения, уменьшающего раздражение, выбранного из группы, состоящей из аллантоина, глицерина, алоэ вера и...
    258 5609874 Метод лечения вирусных инфекций
    Данное изобретение относится к способу и средствам лечения вирусной инфекции и для снижения скорости уменьшения количества лимфоцитов CD4 у субъекта, страдающего вирусной инфекцией. Это ...
    259 5580857 Использование гиббереллинов для лечения простатита
    Применение активных гиббереллинов для приготовления фармацевтической композиции для лечения простатита.Метод приводит к уменьшению массы простаты.
    260 5573765 Состав и способ лечения вагинальных дрожжевых инфекций.
    Композиция для лечения вагинальных дрожжей, которая способствует нормальному росту бактерий во влагалище во время лечения, содержащая агент, ингибирующий дрожжи, выбранный из одной или нескольких из группы...
    261 5550145 Усиление антимикробного действия
    Противомикробная композиция, содержащая эффективное противомикробное количество комбинации: A) моноглицерида лауриновой кислоты, моноглицерида мономиристиновой кислоты или их смеси ...
    262 5539001 Противомикробные смеси
    Противомикробные смеси, содержащие определенные противомикробные диолы, e.грамм. 1,2-додекандиол и специфические ароматические спирты, например фенилэтиловый спирт или гидрокоричный спирт. Такие ...
    263 5529770 Вязкие жидкие кондиционирующие бактерициды для местного применения
    Обеспечиваются улучшенные, высоковязкие пленкообразующие защитные бактерицидные составы, которые включают воду, бактерицидный агент (предпочтительно комплексный йод) вместе с органическим загустителем, a...
    264 5527831 Фармацевтическая композиция для местного нанесения на глаза для лечения повышенного внутриглазного давления.
    Изобретение относится к офтальмологическому раствору для местного нанесения на глаз с целью снижения повышенного внутриглазного давления внутриглазной жидкости, содержащему в количестве ...
    265 5525354 Фармацевтический препарат и способ его производства
    В фармацевтическом препарате для перорального применения, содержащем фармакологически приемлемую соль бисфосфоновой кислоты, улучшение включает: форму доставки лекарственного средства препарата, которая представляет собой...
    266 5525594 Лечение гиперандрогенных расстройств
    Способ лечения гиперандрогении у теплокровных животных, включающий введение теплокровным животным антиандрогенно эффективного количества эноотеина В и способ лечения ...
    267 5525635 Фармацевтические композиции, содержащие пропиленгликоль и / или полиэтиленгликоль и мочевину в качестве основных активных компонентов, и их применение
    Композиция, активная для лечения гиперкератотических заболеваний кожи, себорейной экземы, дерматомикоза и онихомикоза, утолщения кожи и потрескавшейся кожи, содержащая пропиленгликоль и / или...
    268 5510335 Режим гидратации упражнений для повышения выносливости и работоспособности при тренировках
    Режим упражнений, повышающий выносливость и работоспособность. Схема включает гидратацию перед тренировкой раствором глицерина в сочетании с гидратацией во время тренировки глицерином ...
    269 5475023 Водные фармацевтические составы кромогликата натрия
    Фармацевтический состав, содержащий практически прозрачный водный раствор, имеющий вязкость менее 10 мПа.s, содержащие от 3,5 до 5% мас. / об. 1,3-бис (2-карбоксихромон-5-илокси) пропан-2-ола, ...
    270 5468770 Летучие вещества зеленых листьев как ингибиторы агрегации феромонов короеда
    Композиция для предотвращения или ограничения нападения и заражения деревьев сосновыми короедами путем ингибирования реакции жуков на их феромоны агрегации.Состав ...
    271 5444052 Композиция амфотерицина B с повышенной грибковой активностью
    Грибковые инфекции лечат путем введения комбинации (a) амфотерицина B и (b) простого эфира глицерина, выбранного из группы, состоящей из (i) HOCh3 CHOHCh3 OR, (ii) HOCh3 CH (OR1) Ch3 OH, ...
    272 5434144 Способы использования производных циклических полианионных полиолов для регулирования морщин кожи
    Настоящее изобретение относится к способам регулирования кожных морщин и / или атрофии кожи млекопитающих, включающим местное нанесение на кожу млекопитающего, нуждающегося в лечении, композиции...
    273 5428066 Способ снижения повышенного уровня сахара в крови у человека
    Способ лечения группы заболеваний, связанных с повышенным уровнем сахара в крови, включающий введение пищевой добавки хиро-инозитола. Хиро-инозитол незаменим ...
    274 5420118 Косметические композиции гелевого типа
    Композиция для ухода за кожей в форме практически не содержащего масла водного геля, содержащего водорастворимый увлажнитель, гидрофильный гелеобразующий агент и специальный силиконовый компонент.Композиции ...
    275 5405620 Фармацевтическая композиция для лечения муковисцидоза и хронических болевых синдромов, возникающих в результате дегенеративных заболеваний опорно-двигательного аппарата или опухолевого происхождения.
    Фармацевтическая композиция согласно изобретению состоит в основном из: i) одного или нескольких фармацевтически приемлемых водорастворимых соединений бора, фтора, магния, ванадия...
    276 5380529 Фармацевтический, вагинальный препарат и способ его приготовления
    Фармацевтический препарат для вагинального применения отличается тем, что он содержит однородно разделенные на части по меньшей мере один в водорастворимом поливиниловом спирте, по меньшей мере, один компонент А, ...
    277 5376373 Способ подавления радиационно-индуцированного веса и выпадения волос
    Предложены способы подавления веса и выпадения волос, вызванных радиацией.Препарат Bowman Birk Inhibitor вводят в эффективном количестве, предпочтительно перорально, для подавления кожного ...
    278 5376365 Способ лечения синдрома сухого носа
    Предлагаются фармацевтические композиции для интраназального применения для облегчения дискомфорта в носу, такого как «синдром сухого носа», и для лечения множества заболеваний.Эти ...
    279 5369129 Приготовление местного лечения инфекций, вызванных вирусами, бактериями и грибами.
    Препарат для местного лечения инфекций, вызываемых вирусами, бактериями и грибами, указанный препарат содержит пентандиол или гександиол в качестве активного вещества.
    280 5348576 Противообрастающий состав
    Необрастающая композиция для покрытия рыболовных сетей, состоящая в основном из (A) по меньшей мере одного фенольного соединения, представленного формулой: ## STR1 ## или формулой: ## STR2 ## (в которой Y представляет собой водород...
    281 5336501 Сшитые гидрогели и их использование в качестве перевязочного материала для ран
    Изобретение относится к абсорбирующему секрецию раны гидрогелю следующего состава: TBL ______________________________________ a) от 20 до 70 мас.% По меньшей мере одного поливалентного спирта b) от 10 до ...
    282 5326788 Система очистки биологической жидкости
    Настоящее изобретение обеспечивает композиции, изделия и способы инактивации вирусов, присутствующих в цельной крови и других жидкостях организма.Метод заключается в контакте жидкостей организма с ...
    283 5244679 Препараты для местного применения для облегчения незначительных раздражений кожи человека
    Препарат для местного применения для облегчения ухода за незначительными раздражениями кожи, такими как растрескивание, покраснение, нежность и т.п., содержит в качестве компонентов смесь глицерина, стеариновой кислоты и какао...
    284 5238684 Композиции и методы для достижения улучшенного физиологического ответа на упражнения
    Здесь описаны новые композиции и способы, которые можно использовать в качестве кровезаменителя для уменьшения неблагоприятных физиологических эффектов кровопотери. Новые композиции содержат жидкости ...
    285 5236718 Способ кормления бычков и телок
    Метод контроля количества корма, потребляемого бычками и телками, получающими корм ad libitum, без снижения скорости набора веса.В этом способе бычков и телок ...
    286 5236950 Процесс для роста волос
    Данное изобретение относится к средству для восстановления волос, содержащему в качестве активного ингредиента (а) ациклический разветвленный высший алифатический углеводород из 20 атомов углерода, который может быть замещен гидроксильной группой ...
    287 Н001168 Ингибиторы активности протеинкиназы С как протекторы от септического шока и редукторы ОРДС
    Средство и лечение для субъекта, подверженного септическому шоку.Субъекта лечат ингибитором PKC, предпочтительно ингибитором PKC, выбранным из группы, состоящей из аналогов липидов ....
    288 5198217 Местное успокаивающее средство при вирусных и воспалительных заболеваниях кожи
    Композиция по настоящему изобретению является местным защитным средством и может использоваться в способе облегчения дискомфорта, вызванного герпесом (вспышки вируса герпеса).Комбинация ингредиентов ...
    289 51

    Канцеростатические составы и методы
    Представлены фармацевтические канцеростатические композиции, содержащие в качестве активного ингредиента диол, представленный формулой: где n представляет собой целое число от 6 до 33; или по формуле: ## STR2 ## ...
    290 5171350 Биоцид
    Биоцидная композиция для обработки воды включает катионный биоцид поличетвертичного аммония вместе с источником катионов переходных металлов e.грамм. катионы меди II и / или биоцид ...
    291 5154747 Противообрастающий состав на основе алкилфенолов
    Противообрастающая композиция для использования в борьбе с вредными водными организмами, содержащая в качестве активного ингредиента одно или несколько производных фенола формулы где R представляет собой C3 ~ C21 ...
    292 5147884 Консервант для водных продуктов и систем
    Антимикробная композиция для консервирования продуктов или систем, содержащая водную фазу, содержащую от 10 до 60 мас.% Или трет.-бутилгидропероксид, от 3 до 50 мас.% ...
    293 5137922 Способ подавления и лечения инфекции, вызванной вирусом гриппа
    Эффективным ингредиентом лекарственного средства по изобретению против заражения вирусом гриппа является чай, например черный чай, или полифенол чая, входящий в состав чая, включая галлат эпигаллокатехина...
    294 5135746 Борьба с протозойными заболеваниями
    Способ профилактики или лечения протозойной болезни, который включает введение домашнему животному растительного компонента, обладающего противопротозойной активностью, в сочетании с ионофором ...
    295 5135957 Лечебное средство от опоясывающего лишая
    Способ лечения пациента, страдающего от опоясывающего лишая, включающий нанесение на пораженную часть кожи пациента эффективного количества по меньшей мере одного чайного полифенола против опоясывающего лишая.
    296 5133969 Состав антимикробной дисперсии
    Противомикробная композиция включает клатратное соединение, содержащее водорастворимый микробицид, и дисперсионную среду. Например, композиция может содержать клатратное соединение ...
    297 5130136 Монотерпендиоловые репелленты от насекомых
    Репеллент от насекомых, содержащий в качестве активного ингредиента соединение монотерпендиола формулы, где R1, R2 и R3 имеют одно из следующих определений: (i) все R1, R2...
    298 5124354 Косметическая композиция, содержащая арилзамещенный этилен
    Композиция, подходящая для местного нанесения на кожу или волосы млекопитающих с целью стимулирования, поддержания или увеличения роста волос, включает: (i) специальный ингибитор протеинтирозинкиназы; и (ii) а .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *