Bedankt voor uw bezoek aan nature.com.U gebruikt een browserversie met beperkte ondersteuning voor CSS.Voor de beste ervaring raden we u aan een meer up-to-date browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen).Om voortdurende ondersteuning te garanderen, geven we de site in de tussentijd weer zonder stijlen en JavaScript.Scientific Reports volume 11, Artikelnummer: 23448 (2021 ) Citeer dit artikelBlootstelling van planten aan omgevingsstressoren kan hun metabolisme, interacties met andere organismen en reproductief succes wijzigen.Troposferisch ozon is een bron van plantenstress.We onderzochten hoe een acute blootstelling aan ozon op verschillende tijdstippen van plantontwikkeling de reproductieve prestaties beïnvloedt, evenals de bloeipatronen en de interacties met bestuivers en herbivoren, van wilde mosterdplanten.Het aantal open bloemen was hoger bij planten die op jongere leeftijd aan ozon waren blootgesteld dan bij de respectievelijke controles, terwijl planten die op latere leeftijd werden blootgesteld een neiging vertoonden tot een verminderd aantal open bloemen.De veranderingen in het aantal bloemen vormden een goede verklaring voor de ozongeïnduceerde effecten op de reproductieprestaties en op het bezoek van bestuivers.Blootstelling aan ozon op jongere leeftijd leidde ook tot eerdere of langere bloeiperiodes.Bovendien had ozon de neiging om de overvloed aan herbivoren te vergroten, waarbij de respons afhankelijk was van de taxa van herbivoren en de leeftijd van de plant op het moment van blootstelling aan ozon.Deze resultaten suggereren dat de effecten van blootstelling aan ozon afhankelijk zijn van het ontwikkelingsstadium van de plant, waardoor de bloeipatronen in verschillende richtingen worden beïnvloed, met gevolgen voor bestuiving en reproductie van eenjarige gewassen en wilde soorten.Luchtvervuiling is een antropogene factor die de gezondheid van zowel mensen als terrestrische ecosystemen aantast1,2,3.Troposferisch ozon is een sterk oxidatieve luchtverontreinigende stof die de potentie heeft om het metabolisme van een plant te veranderen en daarmee de interacties met andere organismen1.De vorming en verwijdering van ozon in de troposfeer is complex en bevindt zich in een constant evenwicht dat afhankelijk is van de uitstoot van verontreinigende stoffen, het klimaat en de meteorologie4.Troposferisch ozon is een secundaire verontreinigende stof, gevormd door de reactie van primaire verontreinigende stoffen, namelijk stikstofoxiden (NOx) en vluchtige organische stoffen in aanwezigheid van zonlicht.Het kan worden verwijderd door NO (stikstofmonoxide) titratie, fotolyse, afzetting op oppervlakken en opname door planten4.De troposferische ozonconcentraties zijn sinds het pre-industriële tijdperk sterk gestegen5.Hoewel de inspanningen om de uitstoot van precursoren te verminderen hebben geleid tot een verlaging van de ozonconcentraties in de troposfeer in sommige delen van de wereld6,7, nemen de ozonconcentraties wereldwijd nog steeds toe8, en in plaatsen als China is dit nu een punt van grote zorg9.Door de zeer complexe balans tussen productie en verwijdering kunnen ozonconcentraties stijgen, zelfs wanneer de luchtvervuiling in het algemeen afneemt, zoals het geval was tijdens de eerste COVID-19-lockdown in sommige steden in Europa en China10 en hoger kunnen zijn weg van de plaatsen waar de meeste primaire verontreinigende stoffen worden uitgestoten, zoals plattelandsgebieden4,7, waar het de vegetatie kan aantasten.In een met ozon verontreinigde atmosfeer kan de gevoeligheid en reactie van een plant op ozon zijn concurrentievermogen en dus zijn persistentie als onderdeel van een bepaalde plantengemeenschap bepalen11,12,13.Ozonvervuiling verandert ook de exsudatie van de wortels, waardoor microbiële gemeenschappen in de bodem worden gewijzigd14,15;het verandert de voedingswaarde van planten en beïnvloedt de ontwikkeling van herbivoren die zich voeden met aan ozon blootgestelde plantenweefsels16,17,18,19;en het verandert vluchtige stoffen van planten, wat mogelijk de aantrekkelijkheid of afstoting van planten voor insecten verandert20,21,22,23,24.Reproductieprestaties zijn niet alleen afhankelijk van de plant en zijn vermogen om te reageren op een groot aantal abiotische omgevingsfactoren25,26,27, maar ook van de interacties van de plant met andere organismen in zijn ecosysteem28.Troposferisch ozon kan de reproductieprestaties van planten verminderen, gemeten aan het aantal zaden dat door de plant wordt geproduceerd, bij een breed scala aan soorten26,29.Enkele van de voorgestelde mechanismen waardoor ozon de reproductieve prestaties kan beïnvloeden, zijn onder meer (1) verminderde fotosynthese door middel van (a) verminderd fotosynthetisch actief bladoppervlak als gevolg van celdood of versnelde veroudering of (b) verminderde Rubisco-activiteit, (2) remming van assimilatie translocatie en (3) effecten op reproductieve processen zoals verminderde kieming van stuifmeel, verminderde groei van de pollenbuis en abscissie van reproductieve locaties26,30.Er moet echter rekening worden gehouden met andere factoren, zoals plantenfenologie, evenals interacties van planten met andere organismen, namelijk hun bestuivers en herbivoren.Het is aangetoond dat ozon de timing van het begin van de bloei verandert31,32,33 en het aantal bloemen vermindert32,33, wat het reproductieve succes kan beïnvloeden.Voor entomofiele planten (dwz planten die voor hun bestuiving voornamelijk afhankelijk zijn van insecten) is interactie met bestuivers de sleutel tot hun reproductieve prestaties34,35.Ozon kan de vluchtige bloemen aantasten die de plant afgeeft om bestuivers aan te trekken24, of achteraf reageren met die vluchtige stoffen in de atmosfeer36.Deze veranderingen in vluchtige bloemen maken de bloemengeur minder aantrekkelijk voor naïeve bestuivers, maar de bestuivers hebben mogelijk het vermogen om deze nieuwe geuren te leren37.Er zijn echter maar weinig studies die het onderwerp van de impact van ozon op de interactie tussen planten en hun bestuivers vanuit een empirisch oogpunt hebben behandeld.Een andere groep organismen die de prestaties van een plant sterk kan beïnvloeden, zijn herbivoren, hetzij door zich te voeden met de vegetatieve delen van de plant en de fotosynthese van planten te verminderen, hetzij door rechtstreekse vernietiging van voortplantingsorganen of vruchten.De meeste studies die de effecten van troposferisch ozon op plant-herbivoor-interacties hebben beoordeeld, hebben hun aandacht gericht op de effecten van de gewijzigde interacties vanuit het perspectief van de herbivoren 16,17,18,19,38, terwijl de gevolgen voor de reproductie van planten weinig zijn onderzocht .Aangezien Lee et al.39 suggereerden dat de gevoeligheid van planten voor ozon afhing van het tijdstip van blootstelling, beoordeelden een handvol onderzoeken de effecten van de leeftijd van de plant/fenologisch stadium tijdens blootstelling op de reproductie en andere plantparameters40,41,42,43 en deze factor werd opgenomen in sommige ozonblootstellingsindexen44.Geen enkele studie probeerde echter de effecten van de timing van blootstelling aan ozon op plant-insect-interacties en de gevolgen voor de reproductieve prestaties van de planten te beoordelen.In de huidige studie hebben we wilde mosterdplanten (Sinapis arvensis L.) in fumigatiekamers blootgesteld aan acute ozonblootstelling in vier verschillende perioden van hun levenscyclus.Deze planten werden vervolgens gekweekt op een veld waar ze toegankelijk waren voor zowel bestuivers als herbivoren.We wilden de volgende onderzoeksvragen beantwoorden: (1) Verandert blootstelling aan verhoogde ozonniveaus de reproductieprestaties van wilde mosterdplanten en hangt dit af van de leeftijd van de plant op het moment van blootstelling?(2) Wanneer de reproductieprestaties worden beïnvloed, is dit dan te wijten aan compenserende reacties in de fenologie van de plant?(3) Komt dit door veranderde interacties tussen de plant en zijn bestuivers?(4) Komt dit door veranderde interacties tussen de plant en zijn herbivoren?Dit experiment werd uitgevoerd tussen april en oktober 2017. Wilde mosterdplanten (Sinapis arvensis L.) werden blootgesteld aan een streefniveau van 120 ppb ozon in een fumigatiesysteem dat in een kas was geplaatst.Planten werden op verschillende leeftijden blootgesteld (Fig. 1).Na blootstelling werden planten buiten geplaatst om openlijk te worden blootgesteld aan bestuivers en herbivoren.De reproductieprestaties van planten werden beoordeeld.Alle methoden zijn uitgevoerd in overeenstemming met de relevante richtlijnen en voorschriften.Inheems in Europa, het Midden-Oosten en West-Azië, is wilde mosterd nu wijdverbreid in de meeste gematigde streken van de wereld, waar het als een onkruid wordt beschouwd45.Het is een eenjarige entomofiele plant met een onbepaalde groeiwijze (dwz hij blijft bloemen produceren wanneer het reproductiesucces laag is)45,46.Als plant waarvan de ontkieming voornamelijk in het vroege voorjaar begint47, loopt wilde mosterd het risico op een verhoogde blootstelling aan ozon, aangezien de timing van maximale blootstelling aan ozon verschuift van de zomer naar de lente48.Voor deze studie werden wilde mosterdzaden geleverd door de Botanische Tuin van Konstanz, Duitsland.De zaden werden gezaaid in zaadtrays en 2 weken later verpot in potten van 18 x 18 cm.Zowel in de zaaitrays als in de potten werd een 2:1 mengsel van veensubstraat (Einheits Erde CL ED 73) en zand (Hamann Filters en 0,7–1,25 mm) gebruikt.De planten kregen gedurende het experiment water naar behoefte en er werd geen kunstmest toegevoegd.Op 26 april, 14 juni en 12 juli 2017 werden 3 cohorten planten gezaaid. Per cohort werden 32 planten gebruikt.Het 1e cohort werd te allen tijde in een kas gehouden tot na fumigatie.Dit cohort planten bleek erg mals te zijn en brak gemakkelijk wanneer ze na het ontsmetten buiten werden gezet.Daarom werden de planten voor de 2e en 3e cohort vaak voor het ontsmetten, overdag, buiten de kas gehaald om af te harden.Om te testen of de effecten van ozon afhankelijk zijn van de leeftijd van de plant op het moment van ontsmetting, zijn planten op verschillende leeftijden gefumigeerd, waarbij de leeftijd van de plant is geteld vanaf de dag van zaaien.Vandaar dat vanaf het moment dat de planten 3 weken oud waren tot ze 6 weken oud waren, elke week 8 planten (4 per behandelingsniveau) werden gekozen voor begassing.Selectie van planten en toewijzing van fumigatiebehandeling waren willekeurig, behalve dat ervoor werd gezorgd dat alle planten in één fumigatieronde zich in hetzelfde fenologische stadium bevonden.Planten uit het eerste cohort ontwikkelden zich langzamer, vermoedelijk als gevolg van de waargenomen meteorologische omstandigheden, daarom overlappen de plantleeftijd en het plantfenologische stadium aan het begin van de fumigatiebehandeling elkaar meestal, maar vallen niet volledig samen voor alle cohorten (Tabel S1).De begassing vond plaats in een begassingssysteem met 2 glazen kamers in een kas18.In dit fumigatiesysteem wordt de lucht aangevoerd door een persluchtsysteem en gaat het door een actief koolfilter en een deeltjesfilter voordat het de kamers bereikt.Om het ozonniveau te verhogen, divergeert een klein deel van de binnenkomende lucht van deze hoofdstroom en gaat het door een luchtdroger (AIRdyer3.1, INNOTEC) en een op maat gemaakte ozongenerator (INNOTEC high engineering GmbH) voordat het een van de kamers bereikt.Om de gewenste ozonverbetering te bereiken, wordt de ozongenerator geregeld door een controller die is aangesloten op een ozonanalysator (APOA-370, Horiba Ltd).De lucht komt de kamers binnen via een opening aan de bovenkant van de deurkozijnen en verlaat de kamers passief via een opening aan de onderkant van de deurkozijnen.De lucht die wordt geanalyseerd is afkomstig van twee verschillende punten op verschillende hoogten in de kamers.Wanneer de lucht niet met ozon wordt versterkt, is de ozonconcentratie lager dan 1 ppb.De fumigatiebehandeling bestond uit het blootstellen van planten aan 2 verschillende ozonniveaus: ozon-schoon en ozon-versterkt.De kamers kregen voor elke begassingsronde willekeurig een ozonniveau toegewezen.Het ozon-verhoogde niveau (voortaan ozon genoemd) bestond uit het blootstellen van de planten aan een beoogde ozonconcentratie van 120 ppb ozon gedurende 6 uur per dag van 11:00 tot 17:00 CEST en aan < 1 ppb ozon voor de rest van de dag.Door enkele technische problemen was de ozonconcentratie tijdens de begassing zeer variabel, vooral voor het eerste plantencohort (Tabel S1).In het ozonzuivere niveau (voortaan controle genoemd) werden de planten de hele dag blootgesteld aan < 1 ppb ozon.De fumigatiebehandelingen duurden 7 opeenvolgende dagen.120 ppb ozon is een zeer hoge troposferische ozonconcentratie, maar een die in de huidige tijd soms wordt overschreden tijdens perioden van hoge ozon, en naar verwachting in de toekomst vaker zal voorkomen in de ontwikkelingsregio's van de wereld49.Het is echter onwaarschijnlijk dat deze exacte omstandigheden zich voordoen, aangezien de ozonconcentratie in de natuur niet binnen enkele minuten zal stijgen van < 1 ppb tot ~ 120 ppb of in korte tijd weer dalen tot < 1 ppb.Aan de andere kant vertegenwoordigt de controlebehandeling niet de ozonniveaus in de omgeving die momenteel in de troposfeer worden waargenomen, maar de afwezigheid van ozon.Aan het einde van elke begassing werden de planten buiten in een proeftuin geplaatst.De planten werden in de potten gehouden en de potten werden voor ~ 80% in de grond begraven.De planten van elk cohort werden willekeurig gepositioneerd in een 8-rijig rechthoekig ontwerp met 2 m afstand tussen planten.Tijdens de bloei werden planten gedurende 4 minuten, ~ 3 keer per week, geobserveerd voor bloembezoeken.We hebben 19 ± 5 waarnemingen per plant gedaan voor een totaal van 1588 waarnemingen van 4 minuten.De volgorde van planten die op elke dag werd waargenomen, was willekeurig.Tijdens deze observaties hebben we het aantal bloemenbezoekers, het bezoekersgilde (wilde bij, honingbij, hommel, syrphidvlieg, andere vliegen, vlinders en anderen) en, indien mogelijk, het aantal bezochte bloemen geregistreerd.Er werden ook mieren en koolzaadkevers op de bloemen gevonden, maar deze werden buiten beschouwing gelaten, want ons doel was om mogelijke bestuiversbezoeken te beoordelen en er wordt niet verwacht dat ze bestuivingsdiensten leveren.In meer dan 90% van de observatieperiodes werd ook het aantal open bloemen per plant geteld.Ontbrekende gegevens over het aantal open bloemen werden voorspeld door voor elke plant een bloeicurve aan te passen met behulp van de gam-functie (mgcv-pakketversie 1.8-3150) in R .De planten werden 1-2 keer per week geobserveerd op de aanwezigheid van herbivoren en predatoren (overvloed) of tekenen van herbivorie (percentage bladweefsel beschadigd door kauwende herbivoren).Toen de overvloed aan herbivoren meer dan circa 200 bedroeg (dit was alleen het geval voor bladluizen), werd de overvloed geschat door rekening te houden met het gebied dat werd ingenomen door een subset van herbivoren.Het percentage bladweefsel dat beschadigd is door kauwende herbivoren, hierna herbivoorschade genoemd, is exclusief bladmining.Bij vruchtrijpheid werd het aantal zaden dat per peul werd geproduceerd geteld voor een set van 20 peulen per plant (indien mogelijk) en werden 100 zaden per plant (indien mogelijk) gewogen.De planten werden verzameld en het totale aantal geproduceerde vruchten per plant, evenals het totale aantal voortplantingsplaatsen die geen vruchten afwierpen, werden geteld.Met behulp van de verzamelde gegevens schatten we het totale aantal zaden (= aantal geproduceerde vruchten × gemiddeld aantal zaden per peul) en het totale zaadgewicht (= geschat totaal aantal zaden × gemiddeld gewicht van één zaadje) geproduceerd door de plant.De 10 planten die een geschat aantal zaden produceerden lager dan 100 werden niet meegenomen in de statistische analyse van deze studie, omdat we dachten dat ze een abnormale ontwikkeling hadden (aantal zaden per plant was 4778 ± 2477 (gemiddelde ± sd)).Alle statistische analyses zijn uitgevoerd in R-versie 4.0.151.Om onze onderzoeksvragen te beantwoorden, hebben we (gegeneraliseerde) mixed effects-modellen gepast met behulp van de glmmTMB-functie uit het glmmTMB-pakketversie 1.0.152.De pasvorm van de modellen is getest met behulp van het Dharma-pakket versie 0.3.153.Voor alle modellen gebruikten we de factoren behandeling (controle vs ozon), leeftijd van de plant op het moment van blootstelling en hun interacties als vaste factoren en plantencohort als een willekeurige factor.Andere variabelen werden alleen opgenomen wanneer ze de pasvorm van de modellen verbeterden (zie Tabel S2 voor meer details over de modellen).Verder hebben we AICc (Akaike Information Criterion, gecorrigeerd voor kleine steekproefomvang) gebruikt om het beste model te selecteren dat het aantal geproduceerde zaden per plant voorspelt.Post-hoc tests werden uitgevoerd om te beoordelen op welke leeftijd van planten blootstelling aan ozon relevant is.Post-hoc tests en modelvoorspellingen die in de grafieken worden gepresenteerd, zijn verkregen met behulp van de emmeans- en emtrends-functies in het emmeans-pakketversie 1.4.754.Wilde mosterdplanten werden in hun reproductieve prestatie verschillend beïnvloed door ozon, afhankelijk van de leeftijd van de plant aan het begin van de begassingsperiode (behandeling x plantleeftijd: P = 0,006, P < 0,001 en P = 0,003, voor het aantal vruchten, aantal zaden en totaal geproduceerd zaadgewicht, respectievelijk, Fig. 2, Tabel S3).De reproductieprestaties van controleplanten verschilden tussen planten die op verschillende leeftijden waren blootgesteld, waarschijnlijk vanwege de verschillende tijdsduur dat ze in de gunstiger kasomstandigheden werden gehouden.In 3 weken oude planten verbeterde blootstelling aan ozon de reproductieprestaties van planten: ze produceerden 1,7 keer meer vruchten, 2,4 keer meer zaden en 2,4 keer hoger totaal zaadgewicht dan de respectieve controleplanten (respectievelijk P = 0,004, 0,002 en 0,006, Tabel S3).De planten vertoonden een neiging tot verminderde reproductieve prestaties wanneer ze op latere leeftijd werden ontsmet, vooral wanneer ze op de leeftijd van 5 en 6 weken werden ontsmet.Deze neiging was alleen significant voor het totale zaadgewicht van planten die na 5 weken waren blootgesteld, toen de opbrengst van aan ozon blootgestelde planten slechts 58% was van de controleplanten (P = 0,035).De resultaten van bloeiende fenologie, plant-bestuiver en plant-herbivoor interacties bieden mogelijke verklaringen voor deze leeftijdsafhankelijke reacties van planten op ozonstress.Het effect van blootstelling aan ozon op verschillende plantleeftijden op de reproductieprestaties van individuele planten.De punten zijn gegevenspunten en de foutbalken vertegenwoordigen de gemiddelden en standaarddeviaties zoals geleverd door de geteste modellen.De sterretjes vertegenwoordigen significante effecten van blootstelling aan ozon binnen de leeftijd van de plant (*0,05 P ≥ 0,01; **0,01 > P ≥ 0,001).Blootstelling aan ozon beïnvloedde de bloeipatronen van de planten verschillend naargelang de plantleeftijd (Behandeling x Plantleeftijd, P = 0,027; Behandeling x Plantleeftijd x DAS (dagen na zaaien), P <0,001, Fig. 3, Tabel S4).Planten die werden blootgesteld aan ozon toen ze 3 weken oud waren, hadden op de observatiedagen gemiddeld meer open bloemen dan controleplanten (P = 0,008, Tabel S5).Bovendien veranderde blootstelling aan ozon de bloeicurve van planten die werden blootgesteld toen ze 3 en 4 weken oud waren (P <0,001, Fig. 3, Tabel S5).Blootstelling aan ozon leidde tot eerdere bloei van planten die na 3 weken werden blootgesteld, terwijl planten die werden blootgesteld toen ze 4 weken oud waren, tegelijkertijd met de controleplanten begonnen te bloeien, maar later de piekbloei bereikten en de bloeiperiode verlengden (Fig. 3).Er was geen significant effect van ozon op de bloeipatronen van planten die op latere leeftijd werden gegast, maar we zagen een tendens tot een afname van het aantal open bloemen (P = 0,285 en P = 0,062 voor planten die werden ontgast op respectievelijk 5 en 6 weken oud , Tabel S5, Afb. 3).Het effect van blootstelling aan ozon op verschillende plantleeftijden op het bloeipatroon van individuele planten.De punten zijn gegevenspunten en de curven zijn de regressielijnen zoals geleverd door het model.Van de 3150 geregistreerde bloemenbezoekers was 90% bijen en syrphid (respectievelijk 69 en 20%).De andere bloemenbezoekers waren vliegen (7%), vlinders (1%) en andere insecten (2%).Van de bijen was 66% honingbij en 34% wilde bij, terwijl de vertegenwoordiging van hommels lager was dan 1%.De respons van de bloemenbezoekers op de ozonbehandeling was afhankelijk van de plantleeftijd aan het begin van de fumigatieperiode (Behandeling x Plantleeftijd: p < 0,001, Tabel S6).Over het algemeen was er een neiging voor planten die op eerdere leeftijden met ozon waren ontsmet om meer bloemenbezoekers te hebben dan de respectieve controles, terwijl deze neiging werd teruggedraaid voor planten die in latere stadia waren ontsmet (Tabel S6 en Fig. S1).De respons varieert echter met het beschouwde bestuiversgilde, waarbij bijen dit patroon duidelijker laten zien dan syrphids of de algemene bezoekers (Tabel S6 en Fig. S1).Bij het aanpassen van de geteste modellen door te corrigeren voor het aantal open bloemen, werden geen effecten van ozon op het aantal bezoekers waargenomen, behalve voor de groep grote syrphids, die nog steeds een positief effect van ozonblootstelling in het 3 weken stadium op de bloem liet zien bezoek (p = 0,021, tabel S7).Dit geeft aan dat de effecten van ozon op het aantal bloemenbezoekers vooral te wijten waren aan de veranderingen in het aantal open bloemen.Het aantal bloemen dat door een enkele bezoeker werd bezocht in een interval van 4 minuten werd niet beïnvloed door ozon (Behandeling: p = 0.726), onafhankelijk van de timing van blootstelling aan ozon (Behandeling x Plantleeftijd: P = 0.462).Verschillende herbivoren en predatoren werden waargenomen op de planten nadat ze in het veld waren geplaatst.Hoewel we vaak vlindereieren van de soorten Pieris rapae en Pieris brassicae hebben waargenomen, zagen we zelden rupsen, wat wijst op hoge predatiesnelheden of plantresistentie tegen insecteneieren.De meest voorkomende herbivoren waren bladluizen, vooral van de soorten Brevicorine brassicae en Myzus persicae.Andere insecten die we in grotere aantallen op de planten hebben waargenomen, zijn onder meer Lygus pratensis-wantsen en larven van de bladluisdwerg Aphidoletes aphidimyza.Hoewel ozon geen sterk effect had op de mate van schade door kauwende herbivoren (Behandeling: P = 0,127, Behandeling x Plantleeftijd: P = 0,263, Tabel S8), was de schade bij planten die op plantenleeftijd met ozon waren ontsmet, groter. 6 weken dan op controleplanten (P = 0,015, Tabel S8, Fig. S2).Ook in de zeldzame gevallen dat ozon een effect had op de overvloed aan insecten, was het effect positief voor herbivoren en negatief voor roofdieren (Tabel S8, Fig. S2).Het aantal bladluizen was hoger op planten die met ozon waren ontsmet op plantleeftijd van 4 weken (P = 0,041), het aantal Lygus pratensis-wantsen was hoger op planten die met ozon waren gegast op plantleeftijd van 3 weken (P = 0,049), maar het aantal bladluis midget larve was lager op planten ontsmet met ozon op plant leeftijd van 6 weken (P = 0,015), dan op de respectieve controles.Door herbivoren (gemiddeld aantal bladluizen en gemiddelde schade door herbivoren), bestuiving (gemiddeld bezoekpercentage) en gemiddeld aantal open bloemen als voorspellende variabelen in het model op te nemen, dat het aantal zaden dat door de planten wordt geproduceerd, werd voorspeld, verbeterde de modelfit, terwijl alleen het gemiddelde werd toegevoegd aantal open bloemen leverde het beste model op (tabel S9).Het aantal zaden geproduceerd door de plant nam toe met een groter aantal open bloemen op de planten (P <0,001, Tabel S9, Fig. 4).Het opnemen van het gemiddeld aantal open bloemen in het model resulteerde in een zwakker patroon van de directe effecten van ozon op het aantal geproduceerde zaden (Behandeling x Plantleeftijd: P = 0,018, Tabel S9), terwijl er toch een sterk positief effect van ozon is blootstelling aan planten die ontsmet waren toen ze 3 weken oud waren (P = 0,003, Tabel S9, Fig. 4).Dit wijst op positieve effecten van ozon op het aantal geproduceerde zaden die verder gaan dan de toename van het aantal bloemen.Het effect van blootstelling aan ozon bij verschillende plantleeftijden op het aantal zaden dat door de planten wordt geproduceerd in relatie tot het gemiddelde aantal open bloemen dat is geregistreerd tijdens observatiedagen.De lijnen vertegenwoordigen het best geteste model (laagste AICc) voor het voorspellen van het aantal zaden.Regressielijnen worden geleverd door het emmeans pakket.P-waarden worden weergegeven voor het effect van ozon wanneer P ≤ 0,05.Door wilde mosterdplanten te onderwerpen aan acute blootstelling aan ozon in verschillende stadia van hun leven, bleek dat ozon tegengestelde effecten had op de reproductieprestaties van planten, afhankelijk van de leeftijd van de plant op het moment van blootstelling.Terwijl jongere planten de neiging hadden om te overcompenseren, wat betekent dat ze reageerden op ozonstress door de reproductieve prestaties te verbeteren, waren oudere planten minder plastisch in hun reacties en hadden ze de neiging om verminderde reproductieve prestaties te vertonen.Door mogelijke onderliggende mechanismen te analyseren die tot deze verschillen hebben geleid, konden we onthullen dat 1) de effecten van ozon op de bloeipatronen van de planten afhankelijk waren van de leeftijd van de plant tijdens blootstelling, 2) het aantal bestuivers dat de planten bezocht afhing van de leeftijd van de plant tijdens blootstelling en werd voornamelijk gedreven door het verschillende aantal bloemen dat open was voor bestuiving, 3) ozonstress had de neiging om herbivoren te verhogen, met name de overvloed aan zuigende herbivoren, maar de variatie tussen taxa was groot, 4) de hogere reproductieprestaties van planten die op jonge leeftijd werden blootgesteld was voornamelijk gedreven door een verhoogde productie van bloemen.De voortplanting van planten werd beïnvloed door ozon, maar de richting van de effecten was afhankelijk van de leeftijd van de planten op het moment van blootstelling.Het aantal vruchten, het aantal zaden en het totale zaadgewicht dat door de planten werd geproduceerd, was hoger bij planten die werden blootgesteld aan ozon toen ze 3 weken oud waren dan bij de respectieve controles, terwijl het later in hun levenscyclus blootstellen van planten aan ozon het tegenovergestelde effect had. .Studies die melding maken van positieve effecten van acute blootstelling aan ozon op de voortplanting van planten komen niet vaak voor26.Eerdere studies die de invloed van de leeftijd van de plant/ontwikkelingsstadium op de effecten van ozon op Plantago major beoordeelden, toonden alleen negatieve effecten van ozon op de voortplanting en alleen wanneer blootstelling plaatsvond tijdens de vroege stadia van de bloei40,41.Hier zagen we een afname van het totale zaadgewicht van planten die werden blootgesteld aan ozon toen ze 5 weken oud waren.Deze planten bevonden zich aan het begin van de ontsmetting in het stadium van bloeiwijze, maar vóór het einde van de ontsmettingsperiode waren de meeste planten begonnen met bloeien.Dit toont aan dat de reproductiegevoeligheid van planten voor ozon het hoogst is in het begin van de bloei, ook in wilde mosterd.Het is echter mogelijk dat de leeftijdsafhankelijke effecten van ozon op de reproductie van planten niet alleen verband houden met het fenologische stadium van de plant tijdens blootstelling, maar ook met de veranderende omstandigheden in het bladerdak als planten groeien.We registreerden een toename van de gemiddelde relatieve luchtvochtigheid in de fumigatiekamers omdat planten op steeds oudere leeftijd werden gefumigeerd (Tabel S1).Dit is waarschijnlijk een gevolg van verhoogde transpiratie als gevolg van een verhoogde bladoppervlak-index55, die op zijn beurt verband houdt met plantengroei/leeftijd.In omstandigheden met een verhoogde relatieve vochtigheid hebben planten de neiging om de huidmondjes te openen, waardoor de huidmondjes geleiding en dus de ozonopname toenemen56.Verhoogde ozonopname gaat gepaard met sterkere negatieve effecten van ozon op vegetatie57.De opname van ozon zou dus hoger zijn wanneer planten op oudere leeftijd worden gefumigeerd, wat de neiging tot negatieve effecten van ozon op de reproductie van planten die op oudere leeftijd worden gefumigeerd, zou verklaren.We hebben verder onderzocht wat de oorzaak zou kunnen zijn van de waargenomen verschillen in de reactie van planten die op verschillende plantleeftijden aan ozon zijn blootgesteld op reproductie.Bij het analyseren van de bloeipatronen van de planten, zagen we dat planten die werden blootgesteld aan ozon toen ze 3 weken oud waren, meer bloemen hadden dan de respectieve controles, met de neiging om de richting van deze effecten om te keren naarmate de planten op steeds oudere leeftijd werden blootgesteld .Eerdere studies die het aantal bloemen van planten die aan ozon waren blootgesteld beoordeelden, toonden aan dat deze verontreinigende stof het aantal bloemen niet veranderde of verminderde32,33.In het licht van onze resultaten kan dit te wijten zijn aan het feit dat deze waarnemingen zijn gedaan op oudere planten.De ozonontsmetting in de genoemde onderzoeken kwam echter overeen met een langdurige blootstelling van de planten en de gebruikte planten waren vaste planten, die niet noodzakelijk dezelfde gevoeligheid voor ozon vertonen als eenjarige planten zoals wilde mosterd11,26.Ook kan wilde mosterd, met een onbepaalde groeiwijze, een grotere kans hebben om de negatieve effecten van abiotische stress te compenseren dan bepaalde plantensoorten58, hoewel reproductieve groeigewoonte alleen de soortspecifieke effecten van ozon op het aantal bloemen niet verklaart.In onze studie begonnen 3 weken oude blootgestelde planten eerder te bloeien wanneer ze werden ontsmet met ozon, terwijl 4 weken oude blootgestelde planten een langdurige bloei vertoonden.In een eerdere studie hadden we al gezien dat ozon een vroege bloei van wilde mosterd bevorderde31.Hoewel in dat onderzoek de begassing werd uitgevoerd toen de planten 4 weken oud waren, bevonden ze zich vanwege de waargenomen omstandigheden tijdens hun ontwikkeling gemiddeld in een eerder stadium van hun levenscyclus dan in het huidige onderzoek.Vroegtijdige bloei is een veelvoorkomend fenomeen wanneer planten onder abiotische stress staan, zoals slechte voeding, droogte, hoog zoutgehalte en hoge of lage temperaturen59, maar het kan ook worden waargenomen bij planten die worden blootgesteld aan biotische stress, zoals herbivoren en schade veroorzaakt door bestuivers60 ,61.Samen suggereren onze resultaten dat compenserende stressreacties van jonge wilde mosterdplanten in de ozonbehandeling leiden tot hogere investeringen in bloemproductie, samen met eerdere bloei of langere bloeitijden.De stressreacties van meer volwassen eenjarige planten en van vaste planten zijn daarentegen minder plastisch en kunnen de negatieve effecten van ozonstress niet compenseren.In ons experiment waren we ook geïnteresseerd in het beoordelen van andere indirecte effecten van ozonstress op de reproductieve prestaties van planten, namelijk die gerelateerd aan mutualistische en antagonistische plant-insect-interacties.De ozonontsmetting en de timing van de blootstelling hadden invloed op het aantal bloemenbezoekers op de planten.Hoewel de resultaten afhingen van het bestuivingsgilde in kwestie, was er een algemene tendens voor positieve effecten van ozon op het aantal bezoekers dat werd ontvangen door planten die op jongere leeftijd (3 en 4 weken oud) werden blootgesteld, maar negatieve effecten op planten die werden blootgesteld op oudere leeftijden (5 en 6 weken oud).Bij correctie voor het aantal open bloemen waren deze effecten niet meer waarneembaar, wat suggereert dat de veranderingen in het aantal bloemenbezoekers in dit experiment werden gedreven door de verandering in het aantal open bloemen31.In de huidige studie werd een uitzondering waargenomen voor het aantal grote syrphid-vliegen dat de planten bezocht, dat na correctie voor het aantal open bloemen nog steeds hoger was op planten die waren blootgesteld aan ozon toen ze 3 weken oud waren dan op de respectieve controles.Deze grote syrphid-vliegen gebruikten mogelijk andere bloemkenmerken dan het aantal bloemen als een aanwijzing voor de kwantiteit of kwaliteit van de beloningen die beschikbaar zijn in de planten.Stabler62 toonde aan dat blootstelling van tuinbonen aan ozon de hoeveelheid geproduceerd stuifmeel verminderde en het eiwitgehalte verminderde, terwijl de productie van bloemennectar werd verhoogd door kortdurende blootstelling en de nectar een hogere concentratie sucrose en aminozuren had wanneer de blootstelling werd onderbroken tijdens de bloei.De vereisten voor bestuivers zijn soortspecifiek.In tegenstelling tot bijen, die hun nakomelingen van voldoende middelen moeten voorzien om hen door het larvale stadium te ondersteunen en daarom moeten foerageren naar grotere hoeveelheden eiwit in de vorm van stuifmeel, consumeren syrphid-vliegen, en vooral grote syrphid-vliegen, stuifmeel voornamelijk voor de rijping van de voortplantingsorganen, waardoor ze voornamelijk op zoek zijn naar nectar, hun energiebron om de vlucht te voeden en de levensduur te verlengen63.Daarom zijn we van mening dat de mogelijke effecten van ozon op de kwantiteit en kwaliteit van nectar als lokstoffen voor deze groep verzamelaars kunnen hebben gediend, mogelijk door het aanmoedigen van herbezoeken van eerder bezochte planten.Hoewel is aangetoond dat ozon het profiel van bloemengeuren die door de planten worden uitgestoten verandert, lijkt dit effect afwezig in wilde mosterd, die zowel de samenstelling van het vluchtige bloemenmengsel als de emissiesnelheid handhaaft24, wat de afwezigheid van sterkere plant-gemedieerde effecten zou kunnen verklaren. van ozon op bloemenbezoek.wetenschapAdv.Voorkant.Voorkant.Sfeer.Chem.Fys.Sfeer.Chem.Fys.Sfeer.Chem.Fys.Sfeer.Chem.Fys.wetenschapLet.wetenschapomgeving.omgeving.wetenschapGlobaalVerander Biol.wetenschapomgeving.omgeving.Ecol.wetenschapomgeving.Plant Sci.GlobaalVerander Biol.Voorkant.Plant Sci.omgeving.wetenschapOnderzoekomgeving.omgeving.omgeving.omgeving.Nieuwe fytol.Ecol.GlobaalVerander Biol.omgeving.Nieuwe fytol.omgeving.Nieuwe fytol.Kan.Sfeer.omgeving.omgeving.soc.ser.Methode.R: Een taal en omgeving voor statistische berekeningen.omgeving.OnderzoekLet.EUR.Nieuwe fytol.J. Exp.Bot.wetenschapomgeving.wetenschapOnderzoekomgeving.Exp.Exp.Exp.GlobaalVerander Biol.GlobaalVerander Biol.Ecol.omgeving.Ecol.Ecol.omgeving.De auteurs verklaren geen concurrerende belangen.Springer Nature blijft neutraal met betrekking tot jurisdictieclaims in gepubliceerde kaarten en institutionele voorkeuren.Iedereen met wie u de volgende link deelt, kan deze inhoud lezen:Sorry, er is momenteel geen deelbare link beschikbaar voor dit artikel.Geleverd door het Springer Nature SharedIt-initiatief voor het delen van inhoud