ニュージーランド原産の植物Leptospermum scopariumの揮発性物質排出量の季節的および環境的変化

Seasonal and environmental variation in volatile emissions of the New Zealand native plant Leptospermum scoparium in weed-invaded and non-invaded sites.

• Evans Effah
• D Paul Barrett
• Paul G Peterson
• Murray A Potter
• Jarmo K Holopainen
• Andrea Clavijo McCormick

抄録

ニュージーランドのティーツリーLeptospermun scoparium(mānuka)は、その蜂蜜の抗菌性で広く知られています。マヌカはニュージーランド原産で、北島の中央火山高原を含む様々な環境で生育していますが、現在、ヘザー（Calluna vulgaris）やスコッチブルーム（Cytisus scoparius）などの外来外来外来雑草の蔓延の脅威にさらされています。ここでは、この地域のマヌカが夏季と冬季に発生する地上部の揮発性有機化合物（VOCs）を、雑草が侵入した樹勢と侵入していない樹勢の両方で初めて明らかにした。本研究では、木質種の組み合わせが異なる4つの場所で植物揮発性物質を測定した。(1)マヌカの同種群、(2)マヌカと他の在来種（Dracophyllum subulatum）、(3)ヒースまたは(4)スコッチブルームのいずれかのヨーロッパの侵略的な植物とマヌカ。また、対象植物の草食被害を定量化し、微気候変数（土壌養分、気温、土壌水分量）を分析して、揮発性物質の排出に与える影響を調べた。その結果、揮発性排出量には季節的に強い影響があることが明らかになったが、同時に侵襲的な植物による生物学的・生物学的変化に関連したサイト間の有意な違いも明らかになった。全体的に、マヌカからの揮発性放出率は、侵入植物が存在する場所では一般的に低かった。また、自然界における揮発性有機化合物の排出を包括的に理解するために、観測された排出パターンの一因となる可能性のあるいくつかの要因と、今後の研究課題を指摘している。また、植物のコミュニケーションにおける揮発性化合物の重要な役割を考えると、今後の研究では、これらの知見を拡大し、植物侵入時のVOC排出量の変化が生態学的影響に与える影響を調べるために、サンプルサイズを大きくし、より多くの場所で複数の季節に分けて研究を行うことを推奨します。

The New Zealand tea tree Leptospermun scoparium (mānuka) is widely known for the antimicrobial properties of its honey. Mānuka is native to New Zealand, growing in a range of environments, including the Central Volcanic Plateau of the North Island, where it is currently threatened by the spread of exotic invasive weeds such as heather (Calluna vulgaris) and Scotch broom (Cytisus scoparius). Here, we characterise for the first time the aboveground volatile organic compounds (VOCs) produced by mānuka in this area, during summer and winter seasons, in weed-invaded and non-invaded stands. We measured plant volatiles at four sites, each with a distinct combination of woody species: (1) conspecific stands of mānuka; (2) mānuka and another native species (Dracophyllum subulatum); and mānuka with one of two European invasive plants, (3) heather or (4) Scotch broom. We also quantified herbivore damage on target mānuka plants and analysed microclimatic variables (soil nutrients, air temperature and soil water content) to investigate their impact on volatile emissions. Our results reveal a strong seasonal effect on volatile emissions, but also significant differences between sites associated with biotic and abiotic changes partly driven by invasive plants. Overall, volatile emission rates from mānuka were typically lower at sites where invaders were present. We point to several factors that could contribute to the observed emission patterns and areas of interest for future research to provide a comprehensive understanding of VOC emissions in nature. Given the vital role of volatile compounds in plant communication, we also recommend future studies to be performed in multiple seasons, with larger sample sizes and more study sites to expand on these findings and explore the ecological impacts of changes in VOC emissions during plant invasion.