作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2017/9/27 9:36:42
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基因决定蚂蚁是称职“植物保镖”

 

尽管你可能不认可蚂蚁是令人生畏的保镖,但不能否认,蚂蚁在保护植物免受敌人攻击方面做了很多让人们印象深刻的工作。现在,加大拿多伦多大学的科学家们已经确认,到底是什么决定了蚂蚁比其他保镖更称职。

科研人员对亚马逊热带雨林位于秘鲁境内的植物Cordia nodosa和亚马逊蚂蚁之间的关系进行了研究。他们发现,蚂蚁表达两种基因的水平显著影响了它们如何给宿主提供保护。

蚂蚁和植物的关系是自然界互利共生现象的一个例子,即两个看似不同的物种以相互作用的方式使双方都受惠。互利共生的两个常见案例是授粉和传播种子,它们都涉及植物通过给动物提供食物奖励,吸引对方来执行重要任务。当然,互利共生的表达方式会因不同动植物而不同。

“大约400种热带植物进化出被称为虫菌穴的特殊结构,用来收容蚁群以捍卫自身,主要针对的敌人是植食性昆虫。”多伦多大学生态与进化生物学系副教授Megan Frederickson表示,她也是这项研究论文的主要作者。

因为热带雨林中有很多这样的树栖蚂蚁,整个热带树木常被蚂蚁完全覆盖。Frederickson认为,虫菌穴给了蚂蚁一个个进化来的家,可能是因为它们能让植食性昆虫远离自己。

“我们研究的这种植物会被蚱蜢、甲虫、毛毛虫等攻击,虽然昆虫很小,但对树木造成了很大的破坏。”Frederickson说,由于蚂蚁吃了很多昆虫和其他节肢动物,也就减少了这些植物敌人在树上的密度。

科研人员把注意力集中在这种亚马逊蚂蚁调节觅食行为的两个基因上,动物觅食行为往往决定着它的植物伙伴能受益多少。

他们在秘鲁亚马逊热带雨林工作时,给一些蚁群施用了一种能增加基因产物活性的化学物质,并观察其是如何改变蚂蚁行为的。之后再收集蚂蚁,带回多伦多进行分子分析。

“我们发现,当我们激活蚂蚁这两个基因产物时,更多的工蚁被招募来攻击植食性昆虫,结果减少了对树木的破坏。”Frederickson表示,“工蚁的基因表达也与蚁群是否发现蚱蜢、树叶损失多少有关。”

以前,人们对于使蚂蚁成为比其他动物更称职的“植物保镖”的基因、分子机制都知之甚少。此项研究的结果表明了蚂蚁保护植物这一互利共生中的分子基础。Frederickson表示,这项研究有一天或许能帮助我们进一步了解,什么使某些动物在授粉、传播种子等其他互利共生关系中比其他动物表现更好。(王方编译)

《中国科学报》 (2017-09-27 第6版 科研)
 
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