植物已经进化出令人印象深刻的策略来抵御饥饿的、啃食叶片的昆虫。众所周知的防御措施包括味道难闻的毒素、粘性树脂和尖锐的刺,现在科学家们又发现了一个新的例子:微观皱纹,使叶片更难行走。
皱纹形成于许多叶片的角质层中——角质层限制水分蒸发,调节气体交换,并保护植物免受病原体侵害。新的研究发表在《皇家学会开放科学》上,发现除了角质层固有的光滑表面外,其微小的皱纹也有助于阻止昆虫。随着叶片成熟及其角质层积累,皱纹很可能会变得更加明显,最终膨胀和弯曲。
英格兰罗瑟姆斯特德研究所的分子植物学家达娜·麦格雷戈说:“植物非常擅长生存。”她没有参与这项新研究。“它们可以通过改变其结构、化学成分或生理机能来阻止食草动物吃掉它们的叶子。这是植物改变形状以确保生存的另一个例子。”
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保有关塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
为了进行实验,研究人员制作了橡胶树在不同发育阶段的叶片的硅胶复制品。这一步骤让他们可以单独测量叶片结构特性的影响——而没有角质层蜡质涂层的光滑影响。
科学家们将微小的传感器固定在八只科罗拉多马铃薯甲虫的坚硬前翅上,然后测量了当昆虫沿着合成叶片蜿蜒前进时的牵引力;甲虫在“较年轻”和更光滑的复制品上行走更容易,但在“较老”的复制品的皱纹上滑倒了。
德国弗莱堡大学的生物力学家、该研究的主要作者 Venkata A. Surapaneni 说:“我们对植物叶片上皱纹的形成方式,以及它们在不同生长阶段对昆虫附着的显着影响感到惊讶。” Surapaneni 是一个名为 PlaMatSu 的多中心研究项目的一部分,他对开发模仿这些微观皱纹的聚合物以生产驱虫表面感兴趣。他说,也许可以培育或改造植物以产生更多皱纹,从而可能为减少农业中农药的使用铺平道路。