作者:冯维维 来源: 中国科学报 发布时间:2019-12-16
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红薯可警告邻居害虫来袭

 

图片来源:NIGEL CATTLIN

本报讯 红薯的植株没有刺和毒来保护自己。但一项新研究发现,一些红薯植株进化出一种“聪明”的方式,让食草动物知道它们并不是可以“随意吃”的美餐。当一片叶子受伤后,它会产生一种化学物质警告植物的其他部分和“邻居”,不要让自己成为食物。红薯的种植者可以让这种植物产生这种化学物质,作为一种天然的害虫防御方式。

德国耶拿马普学会化学生态研究所的植物生态学家Axel Mithofer在中国台湾地区生长的两种红薯植株中发现了一些有趣的现象:黄色薯皮、黄色薯肉的“台农57”普遍可以抵抗害虫,但是红薯皮呈深橘色的“台农66”却遭受了害虫啃食。

为了了解背后的原因,该团队给饥饿的非洲棉叶虫喂食“台农57”和“台农66”的植株。在近日发表于《科学报告》的研究中,作者发现,这两种植株在毛虫啃食它们的叶子时,都会释放出至少40种通过空气传播的化合物。但“台农57”会释放更多的DMNT,这种化学物质会散发出一种特别的气味。“这个味儿不怎么好闻。”Mithofer说,“我们不能期待它像香水那样。”

DMNT并非一种新化合物,研究人员已经从玉米和卷心菜等其他植物中分离出这种难闻的化学物质,已知它会在某些物种中引起防御反应。

为了确定这种情况是否发生在红薯上,科学家做了两个实验。首先,他们把两个植物放在一起,用镊子把其中一个弄伤,这样就产生了DMNT。然后,他们将健康的“台农57”植物暴露在合成的DMNT中。在这两种情况下,DMNT使暴露的植物叶片中产生了更多的贮藏蛋白sporamin(“台农66”并没有同样的反应)。当棉叶虫食用这种贮藏蛋白时,“其消化被抑制了,会立即停止进食,因为它们感觉不舒服。”Mithofer 说。

sporamin是红薯块茎中的主要蛋白质,生食难以消化,这就是为什么红薯必须煮熟才能供人食用。Mithofer说:“如果毛虫能把它煮熟,它们就能吃红薯了。”他说,理论上,红薯育种者可以利用基因工程使不同品种的红薯产生与“台农57”等量的DMNT,使其产生同样的防御反应。

不过,植物生态学家、墨西哥伊拉普阿托国家理工学院的Martin Heil提醒说,这项研究的应用仍然为时过早。Heil说,DMNT可能在实验室中有效,但在野外,空气中的化学物质可以“在几秒钟内被吹走”。(冯维维)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.aba5543

《中国科学报》 (2019-12-16 第2版 国际)
 
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