当被啃食时,一种红薯的叶子会释放出强烈气味的化学警告信号,促使同一植株和附近植株上的其他叶子产生防御性蛋白质,使其难以消化。 新的研究追踪了这种气味警报系统。
德国耶拿马克斯·普朗克化学生态研究所的植物生态学家、该研究的共同作者阿克塞尔·米特霍费尔说:“这有点像一个捷径。”该研究去年 11 月发表在《科学报告》杂志上。 其他植物也有化学警告系统,可以促使邻居为攻击做好准备,但单个叶子通常要等到自己被咬后才开始制造防御性化合物。 但他说,这种植物的叶子会在邻居被咬后立即产生这种化合物。
为了调查这种反应,米特霍费尔和他的同事在抗虫红薯品种台农 (TN) 57 及其更容易受感染的表亲 TN66(均原产于台湾)上释放了毛毛虫。 每种植物在受到攻击时都会“呼出”至少 40 种化学物质,但 TN57 叶子释放的 DMNT 化合物的量是原来的两倍,DMNT 也存在于其他植物防御反应中。
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接下来,科学家们将一株健康的 TN57 植物放在一个封闭的玻璃罐中,罐中还有一株叶子被镊子刺穿的植物。 在 24 小时内,两种植物未受伤的叶子中都形成了高水平的称为孢子蛋白的蛋白质。 孢子蛋白也存在于红薯块茎本身中,这就是人类难以消化未煮熟的红薯的原因,它也会给昆虫的肠道带来麻烦。 当研究人员将合成的 DMNT 释放到装有健康植物的罐子中时,叶子再次很容易地形成了孢子蛋白。
米特霍费尔的团队现在正在探测 TN57 叶子用来“闻”和“识别”DMNT 的机制。 研究人员还希望测试叶子释放的其他化学物质是否也会引起防御反应。
罗格斯大学的昆虫学家塞萨尔·罗德里格斯-索纳(未参与这项研究)说,这项研究展示了一种有趣的防御机制,尽管他警告说,封闭罐中的 DMNT 暴露量可能高于植物在开放、多风的田野中所经历的量。 他还指出,未受攻击的 TN57 可能并不总是消耗能量来使用这种直接防御“捷径”。