防止佛罗里雅符合最佳防御假设吗？GydF4y2Ba

背景GydF4y2Ba

植物防御特质需要植物可以使用植物和繁殖的资源和能量。为了大量有效地保护来自草食病的植物组织，广泛接受的最佳防御假设的假设使得植物保护与健身相关最相关的组织。因此，生殖器官直接确定植物健​​身，包括鲜花和未成熟的水果，以及年轻，生产叶片组织，因此应特别良好。为了测试这一假设，我们量化了氰基潜力（HCNP）-A直接，化学防御 - 在利马豆类中以营养和生殖器官全身表达（GydF4y2Baphopololus lunatus.GydF4y2Ba)，我们用一种全身性昆虫草食动物大黄下翅(夜蛾科:GydF4y2Ba夜蛾属pronubaGydF4y2Ba）.为了确定佛罗里科（草食品对花草）或叶片对种子生产的实际影响，作为孕产妇的衡量标准，我们除去了不同的花卉或幼叶组织的不同百分比，并定量了果实，种子和种子活力。GydF4y2Ba

结果GydF4y2Ba

我们在花中发现极低的HCNP（8.66±2.19μmolcnGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba年轻，白花，6.23±1.25μmolcnGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba成熟，黄色的花朵）和豆荚（范围从32.05±7.08至0.09±0.08μmolcnGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba年轻人的FW分别为成熟的豆荚）而年轻的叶子显示出高水平的防御（67.35±3.15μmolcnGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2BaFW）。相应地，食草动物消耗了比任何其他组织更多的花朵，当单独服用时，似乎与最佳防御假说相矛盾。然而，实验除草花没有显着影响健身，而叶片组织去除显着降低了活种子的生产。GydF4y2Ba

结论GydF4y2Ba

尽管鲜花是最不辩护和最消耗的，但我们的结果支持由于i）对健身缺乏花卉去除效果和ii）年轻叶子的高防御投资，对健身具有很高的后果。这些数据突出了考虑从多个角度的植物防御交互的重要性;解释在任何植物防御假设内的经验数据适合，需要了解与观察到的防御模式相关的健身后果。GydF4y2Ba

有毒，坚韧或更不耐化合物保护植物组织抵抗草食病，使植物防御介导食物网能流量。植物物种和个体内的植物防御模式各不相同。为了解释这种变化，几个植物防御理论假设旨在预测推动植物防御模式的因素[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba]．最佳防御假说(ODH)预测的防御模式能给植物带来最大的健康效益，并减少能量消耗[GydF4y2Ba2GydF4y2Ba]．一种成本节省成本的策略在植物内差异保护器官，将更多的防御化合物分配给机构的机构，对健身产生最高影响。预测具有特别高的健身作用的器官包括生殖器官以及积极和年轻的植物结构，提供生殖所需的光合素的当前和未来来源[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba]．根据ODH预测测试植物内部防御分配需要了解1)植物各部分的价值，2)防御该器官的效益，3)该器官被攻击的概率[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba]．利用这些参数，本研究的目的是确定一种植物是否在叶组织中产生高水平的化学防御化合物，并根据ODH确定这种模式的作用。GydF4y2Ba

植物使用许多用于防御的化合物，需要氨基酸或碳的分子作为前体以及能量要求产生的酶促途径。因为这些前体将用于合成蛋白质或结构化合物，所以化学防御可能对工厂的成本高GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba8.GydF4y2Ba]．在利马豆（Fabaceae：GydF4y2Baphopololus lunatus.GydF4y2Ba），一种如此能力昂贵的防御，氰基发生，需要蛋白质氨基酸和几种产生染色前体（氰基葡糖苷）的酶。例如，利马豆类，林柳素和洛莲素的氰基葡糖苷由缬氨酸和异亮氨酸合成[GydF4y2Ba9.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba10.GydF4y2Ba]．当细胞受损时，两种酶，β-葡糖苷酶和羟腈裂解酶，顺序地工作以有效地从氰基葡糖苷释放氰化物[GydF4y2Ba11.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba]．总的来说，释放有毒的氰化氢需要大量的氮，而氮在陆地生态系统中往往是有限的。即使是与固氮根瘤菌形成共生关系的豆科植物，也因维持这种关系所需的光合产物而面临分配成本[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba]．因此，从源器官到特异性且特别有价值的植物组织有效地分配富含富含含氮的染色前体，可能会导致更高的健身[GydF4y2Ba15.GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

蓝生作用是对抗各种食草动物的有效防御，但也会使植物在合成和运输以及生态相互作用中付出代价[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba]．为了防止完整植物中的自诱毒性，真空染色型葡糖苷在空间上与吻合族β-葡糖苷酶分离，当食草破裂细胞屏障时结合[GydF4y2Ba12.GydF4y2Ba]．但是，在没有食草动物的情况下，当面对植物植物竞争时，广泛的染色体的投资可以减少植物健身[GydF4y2Ba7.GydF4y2Ba]，重新调解这种防御的内在成本。此外，广泛的染色体可以使植物更容易受到真菌病原体的影响，因为它已在几种染色植物种类如橡胶树中显示出研究[GydF4y2Ba19.GydF4y2Ba]以及利马豆[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba21.GydF4y2Ba]．为了最大限度地减少成本，植物氰基发生在植物器官和不同条件下变化[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba22.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba]．在本研究使用的实验植物利马豆中，生氰潜力(HCNp)取决于多种因素。例如，广泛被固氮根瘤菌定植的个体比没有根瘤菌提供的额外氮源的同类个体具有更高的HCNp [GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba25.GydF4y2Ba，而在这些植物中，幼叶更青。在一些植物中GydF4y2Ba桉树cladocalyx.GydF4y2Ba，在整个营养和生殖结构中发现氰基葡糖苷，并且随着叶片到开花结构的膀胱源性资源的潜在重新分配而变化，随着缺血性资源而变化[GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba]．虽然利马豆是化学生态学的良好的模型植物，但尚未测量与植物健身直接相关的花朵和水果器官的氰基和水果器官。GydF4y2Ba

在这里，我们测试了ODH的关键假设：植物防御内部分布反映了植物器官对健身的相关性。为了确定定量防御投资模式和对食草动物的抵抗力，我们在不同发育阶段的花蕾，花朵，种子荚和叶片中测量了氰基，并评估了一般主义昆虫食草动物，大黄色肺部（Noctuidae：GydF4y2Ba夜蛾属pronubaGydF4y2Ba）会消耗每个器官。确定佛罗里科对植物健身的影响（定义为每株植物产生的可行性种子的数​​量），并比较福利病变的健身后果的任何影响（在年轻，生产叶子上），我们通过实验删除了两种花的不同百分比（0，25,50和75％）或幼叶组织（0,33,50和66％）。将花和幼叶HCNP的测量与模拟佛罗里科和福利叶片实验相结合，使我们能够确定每种类型器官对植物的健身价值，并捍卫它们的益处，而生物测定可视化鲜花和叶子的概率。如果模拟的叶果影响健康，我们希望在幼叶组织中看到高HCNP。如果去除鲜花显着降低了植物的健身，我们预计鲜花和豆荚比营养植物组织更高的HCNP，与ODH一致。或者，如果去除鲜花对植物健身的影响几乎没有或没有可测量的影响，则具有低染色花卉和水果的植物将支持最佳的防御假设。GydF4y2Ba

化学防御的植物内分布GydF4y2Ba

随着每个器官(花蕾、花、豆荚和叶子)的成熟，该器官的产氰潜力(HCNp)降低。生殖器官中HCNp最高的是幼豆荚，为32.05±7.08 μmol CNGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2BaFW，降至0.09±0.08 μmol CN几乎检测不到GydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba作为向中间和成熟豆荚开发的豆荚，使制备衰老的成熟荚是最低氰基植物器官的成熟豆荚[图。GydF4y2Ba1AGydF4y2Ba，单因素方差分析:FGydF4y2Ba_{1，9GydF4y2Ba} = 381.64,P.GydF4y2Ba< 0.001;图基HSD,GydF4y2BaP.GydF4y2Ba<0.05]。这些低水平的氰化物也被发现在鲜花的更成熟的发育阶段中。在小花芽中，HCNP是生殖器官中的第二高，随着花蕾的增长而下降，当花首次盛开（白色花瓣）时进一步降低，然后成熟并改变着黄色。黄色花HCNP与6.23±1.25μmolCN的最低氰基菌器（中间和成熟豆荚）没有显着差异GydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2BaFW（图。GydF4y2Ba1AGydF4y2Ba）.相比之下，幼叶含有氰化物的最高浓度，平均HCNP为67.35±3.15μmolCNGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2BaFW（图。GydF4y2Ba1AGydF4y2Ba）.随着叶片发育到中期和成熟期，HCNp相对于高青度的幼叶显著降低(图。GydF4y2Ba1AGydF4y2Ba，单因素方差分析:FGydF4y2Ba_{1，9GydF4y2Ba} = 381.64,P.GydF4y2Ba< 0.001)。中间叶具有与幼豆类相似的HCNP值，成熟的叶子具有与下氰酸花芽和花的显着不同的HCNP值。GydF4y2Ba

可溶性蛋白质浓度GydF4y2Ba

类似于HCNP，可溶性蛋白质含量（重要的营养特性：[GydF4y2Ba27.GydF4y2Ba)，随着青豆成熟而降低(图。GydF4y2Ba1B.GydF4y2Ba）.各器官间蛋白质含量差异显著(FGydF4y2Ba_{1，9GydF4y2Ba} = 21.68,P.GydF4y2Ba<0.001)，幼叶、小花蕾、大花蕾、花和幼豆荚的蛋白质含量均高于成熟叶，中间豆荚和成熟豆荚的蛋白质含量均高于成熟豆荚(图2)。GydF4y2Ba1B.GydF4y2Ba）.结果表明，紫绀最严重的器官幼叶和紫绀最严重的器官各花期之间的总可溶性蛋白含量差异不显著(图2)。GydF4y2Ba1B.GydF4y2Ba）.因此，花有最高的营养价值:低防御，但高蛋白。GydF4y2Ba

Cafeteria-style喂养试验GydF4y2Ba

不同器官间HCNp的差异导致食物鲜重的显著差异，显示草食动物食物选择的差异(单因素方差分析，FGydF4y2Ba_{1，9GydF4y2Ba} = 31.369,P.GydF4y2Ba< 0.001)。除成熟荚果和叶片外，昆虫偏好HCNp最低的器官。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.在低氰组织中，草食动物对花的偏好高于其他组织，其次是大花蕾和中间豆荚，它们释放的CN均小于20 μmolGydF4y2Ba^-GydF4y2BaGGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba弗兰克-威廉姆斯。随着豆荚发育，HCNp降低，但成熟豆荚也开始发育更坚韧的机械防御组织，为衰老做准备。幼荚和成熟荚的食用量均显著低于中间荚(图2)。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.与任何叶组织相比，在该实验中的食草动物消耗了更多的花组织三倍（图。GydF4y2Ba2GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

花期的植物健康后果GydF4y2Ba

摘花模拟花期对植物母体适合度没有显著影响。以有效种子数衡量的单株繁殖产量不受模拟花期处理的影响(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.去除0,25,50％或75％的花没有显着影响POD编号（单向ANOVA，FGydF4y2Ba_{1、3GydF4y2Ba} = 0.466P.GydF4y2Ba= 0.707)，总种子数(FGydF4y2Ba_{1、3GydF4y2Ba} = 1.634,P.GydF4y2Ba = 0.189), or total viable seeds (F_{1、3GydF4y2Ba} = 2.098,P.GydF4y2Ba= 0.108)。GydF4y2Ba

幼叶叶片的植物健身后果GydF4y2Ba

在幼叶上模拟叶状生长显著降低了母本适合度。每株的生殖产量(以存活种子的数量衡量)随着去除叶片的实验增加而定量下降(图。GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.去除0、33、50%或66%的幼叶组织减少了最终荚果数(单因素方差分析，FGydF4y2Ba_{1、3GydF4y2Ba}= 80.475GydF4y2BaP.GydF4y2Ba<0.001)，总种子数(FGydF4y2Ba_{1、3GydF4y2Ba} = 77.530,P.GydF4y2Ba<0.001）和完全活种子（FGydF4y2Ba_{1、3GydF4y2Ba}= 94.261,GydF4y2BaP.GydF4y2Ba< 0.001)。GydF4y2Ba

在这项研究中，我们测试了对最佳防御假设（ODH）的一种预测，州植物应将防御化合物分配给对植物健身最相关的组织[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba]．在不同植物器官上测试这种防御性状的投资需要所有器官依赖同类防御[GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba]．我们在这里表明，利马豆植物在所有被测试的地上植物组织中积累防御性化合物，氰苷[GydF4y2Ba14.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba]．Comparing the cyanogenic potential (HCNp) of flower buds, flowers, pods, and leaves from several developmental stages, we found that the organs with the highest HCNp were not the reproductive organs (i.e., flower buds, flowers, and pods), which directly determine plant fitness, but instead were young leaves. These findings are consistent with cyanogenic patterns in桉树cladocalyx.GydF4y2Ba其中幼叶的HCNp在所有器官中最高[GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba]．在我们的研究中，我们对全科昆虫食草动物进行了饲养试验，以评估食草动物攻击各个器官的概率，并发现昆虫在所有被测试的植物器官中偏爱花朵，这与它们低的HCNp和高的营养价值相对应。在自然界中，利马豆会受到各种多面手和特殊食草动物的攻击[GydF4y2Ba29.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba30.GydF4y2Ba]．我们经常观察到夜间喂食的夜间牛豆植物中的夜间喂食，包括本研究中检测的所有器官以及在白天在同一组织上喂养的通道蝗虫。因此，通用中幼虫的幼虫蛾种（GydF4y2BaN. Pronuba.GydF4y2Ba选择本研究似乎适用于利马豆组织的生物测定。GydF4y2Ba

根据ODH，攻击风险是增加防御化合物分配到该器官的一个因素，在这种情况下，鲜花似乎具有高的攻击风险，但低防御，与理论预测相反[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba2GydF4y2Ba那GydF4y2Ba31.GydF4y2Ba]．为了量化保护花对植物的益处，我们在模拟花期实验中比较了花的低HCNp与该器官的适合度值。与花期相关的适应度结果显示了对最佳防御假说的支持，因为移除花朵并不影响我们衡量适应度的指标:可行种子产量。因此，在我们的系统中，单个花的数量并不能决定性地决定每个植物个体的繁殖产量。GydF4y2Ba

如果去掉一部分花并不会减少种子产量，那么将资源投入到花的防御化合物上可能不会使适应度最大化。事实上，在我们的研究中，与所有花都完整的植物相比，去掉任何百分比的花都会造成轻微但不显著的影响，GydF4y2Ba增加GydF4y2Ba豆荚，总种子和活种子数量。在另一个研究中已经描述了这种现象GydF4y2Ba茄属植物carolinenseGydF4y2Ba旨在模拟象鼻虫损伤的花拆卸刺激成熟的果实生产[GydF4y2Ba32.GydF4y2Ba]．在GydF4y2Baphoudolusulus vulgaris.GydF4y2Ba，与我们的实验植物密切相关的植物物种，在开花期内的第11天和第20天之间去除花卉可以增加种子产量[GydF4y2Ba33.GydF4y2Ba]．因为开花的时间不同，花对最终种子产量的贡献也不同[GydF4y2Ba34.GydF4y2Ba[我们在整个开花时期连续地删除了给定的鲜花百分比，以排除任何开花时序效应。总体而言，缺乏种子数量和具有不同程度的模拟植物的可行性有助于解释鲜花中的低浓度的氰基葡糖苷。事实上，如果有些佛罗里科刺激种子生产，这可能会选择对抗高度染色的花朵。无论是轻微的佛罗里科是否受到青睐或氰基葡糖苷的成本是否超过了捍卫花的益处，我们观察到的染色葡糖苷的分布表明利马豆植将化学防御分配给幼叶而不是生殖组织。GydF4y2Ba

我们观察到的幼叶中的高浓度染色葡萄糖苷表明，植物从源器官分配这些化合物 - 可能的中间体，完全光合活性叶子（Ballhorn，Unpull。数据） - 幼叶槽。由于它们作为未来对增长和繁殖的光合素体的生产者来说，年轻的叶子可能具有重要的健身贡献。在这条线中，在定量损伤关系中，具有各种水平模拟叶片的植物在本研究中产生了较少的豆荚，种子和活种子。年轻的保护高，膨胀叶是一种始终如一的模式，其他研究测试最佳防御假设[GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba35.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba37.GydF4y2Ba]．食草动物攻击幼叶的次数是成熟叶的20倍[GydF4y2Ba38.GydF4y2Ba]．鉴于攻击和价值作为潜在未来的碳源器官的风险，植物常常保护幼叶比成熟的叶子相对较多[GydF4y2Ba39.GydF4y2Ba-GydF4y2Ba41.GydF4y2Ba]．年轻的叶子GydF4y2Ba桉树cladocalyx.GydF4y2Ba始终具有最高浓度的氰基前体[GydF4y2Ba24.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba26.GydF4y2Ba]．年轻的叶子中的萜类浓度最高GydF4y2BaSOLDAGO ALTISSIMA.GydF4y2Ba当移除时，它比其他组织更多地冲击成本肿大GydF4y2Ba5.GydF4y2Ba]．巴托和西波利尼[GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba]的不同发育阶段的叶片GydF4y2Ba拟南芥蒂利亚纳GydF4y2Ba并且还结束了年轻的叶子可以是可测量的植物健身的最有价值的植物器官。我们的HCNP数据与我们的数据显示，显示除幼叶面积的健身后果与健身相关器官的最佳防御假设一致，在这种情况下，幼叶是最染色的。GydF4y2Ba

多种防御如何相互作用，以形状特定的化学防御水平？GydF4y2Ba

除了在我们的研究中具有最高的产氰潜力外，年轻的利马豆叶子产生最多的花外花蜜和挥发性有机化合物，这两者都是间接的植物防御，吸引植物的食草动物的敌人来保护植物[GydF4y2Ba16.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba36.GydF4y2Ba]．植物经常使用多种防御策略，包括间接防御来保护它们免受攻击者的多样性[GydF4y2Ba42GydF4y2Ba-GydF4y2Ba44GydF4y2Ba]．在这些防御中，直接和间接或诱导防御之间的权衡可以自适应以保护资源并最大限度地提高健身，与最佳防范假设一致[GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba28.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba45GydF4y2Ba]．利马豆类的几个性状与氰化物进行脱节，包括几种机械，诱导和间接防御[GydF4y2Ba43GydF4y2Ba]．利马豆基因型，具有始终如一的高氰基潜力，产生更少的外氟花蜜，碳基挥发性有机化合物，并且更容易受到病原体攻击[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba43GydF4y2Ba那GydF4y2Ba46GydF4y2Ba]．植物对攻击的防御相互作用的总和，包括花和叶，可能有助于解释任何单个防御化合物在植物组织中的分布。例如，酚苷在GydF4y2BaPopulus Temuloides.GydF4y2Ba当叶片含有预生育妇人时，叶片含量越高30％[GydF4y2Ba47GydF4y2Ba]，遵循石榴豆的外汇花蜜分泌和氰化的模式。这种模式可能与最佳防御预测保持一致，以防止不同的饲养行会，或者如果投资资源对一个防御使器官很重要的保护。例如，分泌外汇花蜜的叶子可以用作重要的资源沉沦[GydF4y2Ba48GydF4y2Ba[植物可以通过保护碳投资来具有更高的健康。然而，如果投资多次防御是冗余的，这种双重保护模式与最佳防御假设相矛盾，或者工厂的防御或伤害有益昆虫。发生这种情况GydF4y2BaMentzelia pumilaGydF4y2Ba有毛状体的植物可以捕捉和杀死掠食性瓢虫[GydF4y2Ba49GydF4y2Ba]．毛状体密度作为一种机械防御与青色发生相关，钩状毛状体在高青色利马豆基因型中表达频率更高，推测为一种机制，以保护组织免受更广泛的食草动物的不同摄食策略[GydF4y2Ba43GydF4y2Ba]．在酶和前体之间有效地破裂细胞屏障的咀嚼剂，但是可以避免大规模损伤的抑制或细胞含量饲养剂如抑制性障碍物的障碍物，包括钩形毛状物，甚至组织韧性。在我们的研究中，随着这些器官的同时增加而携带携带的HCNP水果和叶子可以进一步表明从化学到机械防御的鞘翅系。该植物的相互作用的防御性状和导致植物内分布可能受到生态相互作用网络的限制，其中来自各种饲养公会的食草动物或有助于植物健身的有益互感。GydF4y2Ba

花卉和叶象牙的生态意义GydF4y2Ba

植物防御在各个器官中的分布也可能取决于保护这些器官的生态价值。一些种间相互作用极大地影响植物的适应性，如植物-传粉者或植物-微生物相互作用，这些相互作用可能被叶状或花状植物显著削弱。豆科植物根瘤中的共生固氮根瘤菌可消耗多达20 - 30%的植物总光合产物库[GydF4y2Ba50GydF4y2Ba[当光合作用有限时，对转储的强烈叶面积清除可以饿死其他碳的碳酸杆菌[GydF4y2Ba51GydF4y2Ba]．定量叶去除还减少了外来花蜜分泌物，奖励植物用于吸引蚂蚁等自然捕食者[GydF4y2Ba48GydF4y2Ba]．摘叶、草食和模拟草食改变花朵的大小和形状，这不仅影响生殖结构内的能量储备，也可能吸引更少的传粉者[GydF4y2Ba52GydF4y2Ba-GydF4y2Ba54GydF4y2Ba]．每株植物花粉和花粉质量可以随叶消耗而减少[GydF4y2Ba55GydF4y2Ba]．花费可以降低吸引粉碎机的视觉或化学信号的强度[GydF4y2Ba56GydF4y2Ba]．授粉减少通过限制花粉传递而降低雄性适合度[GydF4y2Ba57GydF4y2Ba]．通过改变折叠率，弗洛里河可作为整个配合系统的选择压力，增加自行的频率，这可能具有严重的健身后果[GydF4y2Ba58GydF4y2Ba]．因此，虽然我们无法测量与生态相互作用相关的健身后果，但在维持互相相互作用的植物的背景下，可以部分地解释具有高水平化学防御的各种器官。GydF4y2Ba

在我们的研究中，我们通过评估高度氰基植物生殖和营养器官的氰基潜力来测试最佳防御假设（ODH）。通过比较花香氰化物，通用食草动物的风险会消耗花卉组织，以及花的健身价值，我们研究了影响器官特定防御的因素：1）器官的价值，2）国防部的利益，3）概率攻击[GydF4y2Ba6.GydF4y2Ba]．植株内的产氰潜力分布(花中低，幼叶中最高)反映了生殖器官和营养器官的适应度相关性，并与最佳防御假说的植株内假设相一致。我们的HCNp数据表明，仅测量不同器官的植物性状并不能提供防御资源配置的全面图景，但是，将植物防御模式与生物分析和评估适应度相结合是确定所观察到的模式是否符合植物防御理论框架的更有力的方法。最佳防御假说仍然是一个主要的假说，因为这个潜在的前提使许多植物特征模式在正确的环境下最大化适合度。虽然这并不是第一次呼吁采取行动，需要对植物防御如何相互作用形成防御分配模式进行宏观观察，但我们的数据强调了健康益处和影响形成植物防御分配模式的作用。随着我们继续测量植物防御分配的经验模式，越来越明显的是，适应性后果和生态环境对于理解植物如何、何时和在哪里保护自己都是至关重要的。GydF4y2Ba

植物栽培GydF4y2Ba

利马豆植（基因型CV 8078，[GydF4y2Ba20.GydF4y2Ba]）在哥斯达黎加（30°C / 24°C，75-85％湿度，14h / 10 H光/深光周上）的温室中，在温室内进行了温室调整以在天然利马豆栖息地的类似条件。温室中的灯是HQI-BT 400 W（OSRAM）和RNP-T / LR 400W（镭）灯的组合（1：1），光子通量密度为550-700mol光子M.GydF4y2Ba^-2GydF4y2Ba年代GydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba在表格高度。植物在1：1的灌封土（Fox Farm，Arcata，Ca）和砂（晶粒尺寸0.5mm）中为15厘米的塑料盆中植物。植物每天浇水并用50ml的0.1％绒毛-3肥料水溶液[NPK加镁（％）施肥;15,10,15，+2;Euflor，慕尼黑，德国。为了模拟在天然群体内更密切地类似于器官组织发育的资源分配模式，植物被植物维持的Rhizobia菌株的10ml液体培养物接种，从哥斯达黎加的野生利马豆植物中分离出来。温室中的植物位置每3天旋转一次以排除位置效果。在8周的培养期后进行饲喂实验和植物化学性状的分析。GydF4y2Ba

昆虫饲养GydF4y2Ba

大黄色的毛毛虫（GydF4y2Ba夜蛾属pronubaGydF4y2Ba）用于饲养试验。这种昆虫物种代表了一种在广泛的草本和木质植物上喂养的极其多色食草动物。2012年7月，毛细胞从鸡蛋中饲养，并用非氰酸覆盆子叶子喂食，以避免适应含氰化物的食物。GydF4y2Ba夜蛾属pronubaGydF4y2Ba是美国侵袭性害虫昆虫。在罗利山（DJ Ballhorn，Portland，Or）的私人财产上收集了鸡蛋。既不是现场工作也不需要收集毛虫鸡蛋。我们的研究符合所有相关的指导方针和/或适当的权限。GydF4y2Ba

生氰潜在(HCNp)GydF4y2Ba

氰基潜力（HCNP;在给定组织中累积的氰化物总量）用于来自不同发育阶段的叶子，花芽，花和果实。为了制备植物提取物，将重新称为0.001g的新鲜样品用液氮在预冷的（4℃）砂浆和杵中研磨。植物材料在3ml冰冷的含水Na中均质化GydF4y2Ba_2GydF4y2BaHPO.GydF4y2Ba_4.GydF4y2Ba解决方案（67 mmol lGydF4y2Ba^-1GydF4y2Ba）.用橡胶树中分离的特异性β-葡糖苷酶进行氰化前体的酶水解（Euphorbiaceae：GydF4y2Ba橡胶树取代巴西橡胶树GydF4y2Ba），一种含有相同氰基葡糖苷（Linamarin和Lotaustralin）的植物作为利马豆。我们使用酶溶液调节至20个NKAT的活性。将样品在30℃下在封闭的玻璃容器（Thunberg容器）的水浴中温育20分钟[GydF4y2Ba18.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba59GydF4y2Ba[使用Spectroquant®氰化物检验（Merck，Darmstadt，Germany），通过氰基前体的酶水解和随后的分光光度检测来量化HCNP，并在585nm下进行分光光度检测释放的氰化物。GydF4y2Ba

可溶性蛋白质含量GydF4y2Ba

根据布拉德福德量化花，水果和叶样品中可溶性蛋白质的浓度[GydF4y2Ba60GydF4y2Ba[Ballhorn等人之后的修改。[GydF4y2Ba17.GydF4y2Ba那GydF4y2Ba60GydF4y2Ba]．用ddH 1:5稀释Bradford试剂(Biorad Laboratories, Munich, Germany)GydF4y2Ba_2GydF4y2BaO和20 μL均质植物样品与1 mL稀释的Bradford溶液混合。牛血清白蛋白(BSA;Fluka ChemieAG, Buchs, Switzerland)在不同浓度下被用来创建标准曲线。孵育5min后，在595 nm处用分光光度法测定蛋白浓度。我们使用同一株植物提取物进行蛋白质测定和HCNp分析，因此，这两个参数定量地归属于同一样品。GydF4y2Ba

饲养试验GydF4y2Ba

自助式喂养试验在有盖培养皿(9厘米;GydF4y2BaNGydF4y2Ba= 6喂食试验)内衬湿润的滤纸，以避免样品失水。每个盘子里有一个昆虫食草动物(第三幼虫阶段)。预先称重的植物叶片样品(叶盘，直径1厘米)，花蕾，花朵和果实(大的果实以圆盘的形式由软木蛀虫切割出来;在2小时的时间内，同时向昆虫提供直径为1厘米的材料。通过重新称重植物样品来确定植物新鲜材料的消耗量。每个器官的对照组称重，并在2小时后重新称重，以控制潜在的蒸发和非消耗效应引起的质量变化。由于我们在这个对照中没有观察到任何新鲜植物样品可检测到的重量损失，所以我们不认为自发蒸发是一个潜在影响我们结果的因素。GydF4y2Ba

去除花对健康的影响GydF4y2Ba

为了评估花期的适应性结果，在整个实验过程中，机械地从每一株植物中移除一定比例的花，以创建四种处理:0%的花被移除，25%的花被移除，50%的花被移除，75%的花被移除。在中花蕾期取花，花期每3 d重复处理一次。实验时间为从第一朵花序形成到最后一朵花开放的整个过程。种子完全成熟后，计算每株荚果和种子产量，并通过在湿润的纸巾上发芽种子，直到健康的胚根发育，来测定每株种子的生存能力。GydF4y2Ba

对健身的幼叶脱落作用GydF4y2Ba

为了评估叶叶的健身后果，培养的幼年梢叶片机械损坏，以产生四种治疗方法：0,33,50和66％的叶片区域去除（图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.这些百分比是根据三叶叶的性质从花去除实验中使用的百分比进行修改的(图。GydF4y2Ba4.GydF4y2Ba）.当植物发育出第一个完全展开的次生叶片时，进行初始叶面积去除，在整个实验期间，对新发育但展开的叶片持续进行实验叶组织去除(每周一次)。母系适合度包括荚果数、种子数和生存力等。GydF4y2Ba

统计分析GydF4y2Ba

HCNP，蛋白质含量，自助餐厅实验喂养试验和花卉去除实验的数据均使用单向ANOVA测试分析，然后在R工作室进行Tukey的Hoc测试[GydF4y2Ba61GydF4y2Ba]．GydF4y2Ba

数据可在补充文件中找到。已提供所有数据(请参阅附加文件)GydF4y2Ba1GydF4y2Ba那GydF4y2Ba2GydF4y2Ba， 和GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba）.GydF4y2Ba

HCNP：GydF4y2Ba

氰基潜力GydF4y2Ba

ODH：GydF4y2Ba

最佳防御假说GydF4y2Ba

我们感谢Don Cipollini和Catherine A. Dayger有用的评论和讨论。通过国家科学基金会（NSF）至DJB（授权1457369和1501420）和ALG（ID：2014159631）的资金被承认。GydF4y2Ba

隶属关系GydF4y2Ba

1. 波特兰州立大学生物系，1719 SW 10th Ave, Portland, OR, 97201, USAGydF4y2Ba

   Adrienne L. Godschalx, Lauren Stady, Benjamin Watzig & Daniel J. BallhornGydF4y2Ba

通讯作者GydF4y2Ba

对应于GydF4y2BaAdrienne L. GodschalxGydF4y2Ba．GydF4y2Ba

利益争夺GydF4y2Ba

提交人声明他们没有竞争利益。GydF4y2Ba

作者的贡献GydF4y2Ba

DB和LS设计并进行了这项研究。AG分析了数据，为稿件构建了故事，并用DB和BW写了纸张。AG，DB和BW编辑了稿件。所有作者批准了本文的最终版本。GydF4y2Ba

作者的信息GydF4y2Ba

ALG是波特兰州立大学Ballhorn实验室的博士候选人，也是美国国家科学基金会研究生研究员。DJB是波特兰州立大学的首席研究员和助理教授。LS和BW都是在Ballhorn实验室获得研究经验的本科生。GydF4y2Ba

开放访问GydF4y2Ba本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议(GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/GydF4y2Ba)，它允许在任何媒体上无限制地使用、分发和复制，前提是你给予原作者和来源适当的荣誉，提供一个到知识共享许可协议的链接，并指出是否作出了更改。创作共用及公共领域专用豁免书(GydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/GydF4y2Ba）除非另有说明，否则适用于本文中提供的数据。GydF4y2Ba

再版和权限GydF4y2Ba