新的研究表明，全球变暖产生的高温和低水分条件削弱了松树的抗病能力，阻碍了它们建立有效防御的能力，与此同时，它们组织中的致病真菌变得更有攻击性。
这项研究首次同时检测了在正常和气候变化条件下宿主树木和攻击它们的病原体的代谢基因表达。这一发现有助于解释一个众所周知的事实背后的机制:全球变暖使树木更容易患病。
这项研究是在奥地利松树上进行的，这种松树原产于南欧，在美国被用作装饰。研究人员在感染两种相关真菌后，测试了气候变化条件对树木的影响，随着时间的推移，这两种真菌已经杀死了大片松树。
“我们决定研究高温和水供应减少的综合压力的影响，因为这是树木在未来将经历的。”俄亥俄州立大学植物病理学系树木分子和化学生态学教授、资深作者恩里科·博内洛说。
“在气候变化的条件下，在感染后的三天内，这棵树被拉向了两个不同的方向:通过减少光合作用和增强真菌对碳的吸收，它失去了碳。当我们谈论碳时，我们谈论的是糖、食物和树木中所有其他代谢过程的储备，包括生长和防御。”
这项研究最近发表在该杂志上森林前沿与全球变化．
专家们说，世界森林的碳吸收是气候变化影响的一个主要缓解剂，如果改善森林的保护、管理和恢复，这一速度可能会加快。在2021年对美国林地的一项研究中，科学家估计，与未受干扰的森林相比，最近的疾病和昆虫干扰使2001-2019年的碳固存率分别降低了28%和69%。
“这是对抗由人类活动引起的全球变暖的另一个原因，也是我们对地球所做的事情有如此多影响的另一个证据。”Bonello说。
他和同事们将3年生的奥地利松树暴露在两组条件下:对照组的日温度为59 - 82.4华氏度，为了模拟气候变化条件，日温度为68 - 91.4华氏度，这与较低温度下的可用水分相比减少了大气中的水分。当树木适应了它们的环境后，它们接种了两种致病真菌中的一种。
Diplodia sapinea一种侵略性很强的真菌，以及它的低侵略性的亲戚Diplodia scrobiculata在北半球和南半球都有。它们大部分时间都处于休眠状态，等待最佳时机杀死宿主细胞，以死亡的植物物质为食——通常是在宿主衰弱的时候。除了杀死奥地利的松树，真菌也开始破坏斯堪的纳维亚的苏格兰松树。
“我们的假设是，这些地区的气候变暖和水资源可用性降低，使树木更容易受到通常存在于背景中的病原体的影响。”Bonello说。
感染三天后，研究小组收集了植物和病原体组织，用于RNA测序分析，以确定基因激活或表达，树木和真菌的两种菌株的模式变化。
分析显示，暴露在气候变化条件下的树木发生了根本变化:它们进行光合作用的能力下降，这意味着它们用于自身食物供应、生长和抵御疾病的资源减少。与此同时，两种菌株的真菌都提高了它们的碳利用机制，它们的侵略性之间通常的差异消失了——它们的致病性显著增加，而且程度与正常条件下相同。
＂本质上，气候变化导致宿主饥饿，真菌变得更有攻击性，生长更快，更快地杀死更多宿主组织，这使情况更加复杂。”Bonello说。“这些是早期的反应，但它让我们了解了系统中正在发生的事情。”
虽然这些结果只是一种树种和一种病原体的一个例子，但这项研究提供了关于全球变暖可能对地球主要碳汇造成多大损害的见解。
“病原体和害虫的入侵已经对碳封存产生了影响，”Bonello说。“如果气候变化让情况变得更糟，碳封存将受到负面影响，因为树木将越来越多地死亡。那些可能在不利的环境条件下存活一段时间，并在条件变好或间歇性时恢复的树木，可能在此期间被病原体杀死。”
这项工作得到了俄亥俄农业研究与发展中心、俄亥俄州立大学食品、农业与环境科学学院、美国农业部森林局和国家科学基金会的支持。
Bonello和俄亥俄州立大学的合著者Soumya Ghosh, Jason Slot, Michael Sovic, Anna Conrad, Bethany Kyre和Vinod Vijayakumar与南非比勒陀利亚大学的Erik Visser和Sanushka Naidoo合作进行了这项研究。
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