Stående og induserbart terpenforsvar hos natur- og kulturforyngelse av gran (Picea abies)

Abstract

Terpener finnes i både det stående- og det induserbare forsvaret, og er som i likhet med hos mange andre bartrær en vesentlig del av det kjemiske forsvaret til gran (Picea abies). Terpener kan fungere som et avskrekkende middel, eller være direkte giftig for insekter. Gransnutebiller (Hylobius abietis) er den mest alvorlige årsaken til skade på småplanter av gran i Norge, og plantenes evne til å forsvare seg i ung alder kan være avgjørende for deres overlevelse i skoglandskapet. Det er rapportert større avgang hos kulturforyngelse enn hos naturlig foryngelse hos unge granplanter som følge av snutebillegnag. I denne masteroppgaven ønsket jeg derfor å undersøke terpenforsvaret hos natur- og kulturforyngelse hos gran for å se om det er forskjell i terpenkonsentrasjonen. Bedre kunnskap om grantrær sitt naturlige forsvar kan være til hjelp for å produsere sterkere, og mer forsvarsdyktige kulturplanter mot beiting fra gransnutebiller. Konsentrasjonen av 17 mono-, seskvi- og diterpener i barken på unge granplanter av natur- og kulturforyngelse er blitt kvantifisert etter behandling med Metyljasmonat, og ved mekanisk skade i barken (tilsvarende skade fra snutebillegnag) for å indusere forsvaret. Terpentestingen ble utført etter at plantene hadde stått ute en vekstsesong for å sammenligne dem etter at de har vært i sitt naturlige oppvekstmiljø, og for å kunne se på skadegrad fra snutebiller. Det var gjennomgående høyere konsentrasjon av terpener i den naturlige foryngelsen enn i kulturforyngelsen for alle terpengruppene (mono-, seskvi-, og diterpener). Det var også signifikant høyere innhold av karbon i naturlig foryngelse sammenlignet med kulturforyngelsen. Ti terpentyper som ble undersøkt hadde signifikant høyest konsentrasjon av terpener i naturforyngelsen. Terpentypen 3-Carene var eneste med signifikant høyere terpenkonsentrasjon i kulturforyngelsen. Det var ingen signifikant forskjell i preferanse hos snutebillene mellom natur- og kulturforyngelsen eller mellom de ulike behandlingene. Avgangen hos planter som følge av snutebillegnag i dette forsøket var imidlertid lavt med en avgangsprosent på kun 2.56%. Resultatene indikerte at terpenforsvar prioriteres høyere i naturlig foryngelse enn i kulturforyngelse. Grunnen til dette kan være det varierende oppvekstmiljøet til naturforyngelsen, som kan utsette plantene for ulike former for stress og som dermed øker produksjonen av sekundære metabolitter i form av forsvar.

Terpenes are found in both the standing and the inducible defences, and are, as with many other conifer types, an essential part of the chemical defences of Norway spruce (Picea abies). Terpenes can act as a deterrent or be directly toxic for insects. Pine weevils (Hylobius abietis) are the most serious cause of damage to Norway spruce seedlings, and the plants’ ability to defend themselves at a young age can be crucial for their survival in the forest landscape. Greater declines have been reported in cultural rejuvenation than in natural rejuvenation in young Norway spruce plants as a result of gnaw from Pine weevils. In this master thesis I therefore wanted to investigate the terpene defence in natural- and cultural seedlings of Norway spruce to see if it’s a difference in terpene concentration between them. Better knowledge about natural defence in Norway spruce can help to produce stronger and more defensible cultivated plants against grazing from Pine weevil. The concentration of 17 mono- sesqui- and diterpenes in the bark of seedlings of Norway spruce of natural- and cultural rejuvenation has been quantified after treatment with Methyl jasmonate, and by mechanical damage to the bark (simulation of gnaw from Pine weevil) to induce the defence. The terpene testing was performed after the plants had been standing out for one growth season, to compare them after being in their natural environment, and to be able to look at the degree of damage from Pine weevils. There was a generally higher concentration of terpenes in natural rejuvenation than in the cultural rejuvenation for all the terpene groups (mono- sesqui- and diterpenes). There was also a significantly higher content of carbon in natural rejuvenation compared to the cultural rejuvenation. Ten types of terpenes that were examined had significantly the highest concentration of terpenes in natural rejuvenation. The terpene type 3-Carene was the only one with significantly higher terpene concentration in the cultural rejuvenation. There was no significant difference in preference in plant type for the Pine weevil or between the different treatments. However, the mortality of plants as a result to Pine weevil gnaw in this experiment was low, with a mortality rate of only 2,6%. The results indicated that terpene defence is given higher priority in natural rejuvenation than in cultural rejuvenation. This may be due to the varying growth environment of the natural rejuvenations, which can expose the plants to various forms of stress and thereby increase the production of secondary metabolites in the form of defence.