植物也有防御體系？

　　四川專家研究證實(shí)假說(shuō)：不僅有“武器” 還會(huì)“求救”

　　一個(gè)假說(shuō)

　　植食性昆蟲(chóng)及其天敵參與驅(qū)動(dòng)了葉片揮發(fā)物的進(jìn)化從而使植物具備防御功能？

　　該植物研究領(lǐng)域的假說(shuō)提出后，尚未成功找到一種理想的植物種群和與其相應(yīng)的昆蟲(chóng)類群來(lái)驗(yàn)證。

　　一次驗(yàn)證

　　四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、荷蘭萊頓大學(xué)和瑞士納沙泰爾大學(xué)，合作開(kāi)展了一項(xiàng)名為驗(yàn)證植物“獠牙”進(jìn)化的實(shí)驗(yàn)，證實(shí)植物不會(huì)如我們想象的那么任蟲(chóng)“宰割”——上億年的進(jìn)化，使植物也有自己聰明的“鎧甲”。

　　有啥意義

　　“可以在田間形成一個(gè)自主防御系統(tǒng)來(lái)降低農(nóng)作物遭受的蟲(chóng)害，不需要再人為噴施農(nóng)藥，既省時(shí)省力省錢(qián)，也更加綠色環(huán)保。”四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院副教授林恬恬說(shuō)，或許還可以找到揮發(fā)性物質(zhì)的成分，通過(guò)化學(xué)合成，成為新型安全的“驅(qū)蟲(chóng)劑”和“誘導(dǎo)劑”。

　　你有沒(méi)有這樣的疑問(wèn)，不會(huì)逃跑的植物，在被蟲(chóng)子啃食葉片時(shí)，是不是只能白白地慘遭“蹂躪”？作為食物鏈“低段位”選手，植物真的這么卑微嗎？

　　植物研究領(lǐng)域一直有這樣的熱點(diǎn)假說(shuō)：植食性昆蟲(chóng)及其天敵參與驅(qū)動(dòng)了葉片揮發(fā)物的進(jìn)化從而使植物具備防御功能。

　　8月9日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院副教授林恬恬以第一作者身份在《當(dāng)代生物學(xué)》上發(fā)表了名為《一種入侵植物的進(jìn)化證明了植物葉片揮發(fā)物的防御功能》的研究論文，證實(shí)植物才不會(huì)如我們想象的那么任蟲(chóng)“宰割”——上億年的進(jìn)化，使植物也有了自己聰明的“鎧甲”。

　　植物具備防御功能？

　　這個(gè)假說(shuō)一直未得到驗(yàn)證

　　植物研究領(lǐng)域一直有這樣的熱點(diǎn)假說(shuō)：植食性昆蟲(chóng)及其天敵參與驅(qū)動(dòng)了葉片揮發(fā)物的進(jìn)化從而使植物具備防御功能。

　　似乎超出了普通人對(duì)“逆來(lái)順受”的植物的認(rèn)識(shí)。

　　在植物研究領(lǐng)域，此前也并未能成功找到一種理想的植物種群和與其相應(yīng)的昆蟲(chóng)類群來(lái)驗(yàn)證該假說(shuō)，因此，這一假設(shè)是否真的成立，在學(xué)界也一直存在很大爭(zhēng)議。

　　“如果單純依靠實(shí)驗(yàn)室來(lái)做實(shí)驗(yàn)，需要將一個(gè)植物種群放在沒(méi)有昆蟲(chóng)和其天敵存在的環(huán)境中進(jìn)化100年以上，這顯然不現(xiàn)實(shí)�！绷痔裉窠忉屨f(shuō)。

　　恰好，荷蘭萊頓大學(xué)博士Klaas Vrieling所在的研究組，正是研究入侵植物的。

　　一種原生于歐亞大陸的多年生植物——千里光，約在150年前被人類活動(dòng)帶到美國(guó)、加拿大、澳大利亞、新西蘭等地，成為當(dāng)?shù)氐摹叭肭种参铩�，成為了此次�?shí)驗(yàn)的理想植物種群�！霸谥参锶肭值摹�領(lǐng)地’，是沒(méi)有昆蟲(chóng)和其天敵的。”林恬恬解釋說(shuō)，這意味著，在這150多年間，千里光在“自由”的環(huán)境里“野蠻生長(zhǎng)”，它自身還會(huì)產(chǎn)生抵抗昆蟲(chóng)的物質(zhì)嗎？

　　一次跨國(guó)合作的發(fā)現(xiàn)：

　　植物也有“武器”還會(huì)“求救”

　　2015年開(kāi)始，驗(yàn)證植物“獠牙”進(jìn)化的實(shí)驗(yàn)，在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)、荷蘭萊頓大學(xué)和瑞士納沙泰爾大學(xué)的合作下開(kāi)展。

　　“荷蘭萊頓大學(xué)組主要做植物收集、培育，在瑞士納沙泰爾做昆蟲(chóng)測(cè)定，因?yàn)樗麄冇欣ハx(chóng)嗅覺(jué)測(cè)定儀和專業(yè)的揮發(fā)物測(cè)定儀�！绷痔裉裾f(shuō)，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在千里光的本土環(huán)境，例如荷蘭、法國(guó)等地，采集了20多個(gè)不同分布區(qū)的種群，在美國(guó)、加拿大、澳大利亞、新西蘭等“入侵環(huán)境”，也采集了20個(gè)種群。“把它們放在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下去作對(duì)比驗(yàn)證�！�

　　在植食性昆蟲(chóng)的選取上，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)選用了千里光的專食性昆蟲(chóng)—朱砂夜蛾，和朱砂夜蛾的專性寄生蜂，同時(shí)，還選擇了另外一種普食性昆蟲(chóng)—甘藍(lán)夜蛾。

　　“千里光葉片會(huì)產(chǎn)生兩種揮發(fā)性物質(zhì)，一種是組成型揮發(fā)物，一種是誘導(dǎo)型揮發(fā)物�！绷痔裉裾f(shuō)。

　　組成型揮發(fā)物，是指千里光葉片自身持續(xù)性釋放產(chǎn)生的物質(zhì)，可以作為一種直接性防御避免其被普食性昆蟲(chóng)啃食，相當(dāng)于“驅(qū)蟲(chóng)劑”。

　　而誘導(dǎo)型揮發(fā)物，是指在被專食性昆蟲(chóng)啃食葉片后，迅速地分泌可以吸引昆蟲(chóng)天敵的成分，秉承著“敵人的敵人就是朋友”的戰(zhàn)略，發(fā)出“求救”信號(hào)，召喚昆蟲(chóng)的天敵前來(lái)“救駕”，相當(dāng)于“誘導(dǎo)劑”。

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)立了本土種群和入侵種群兩個(gè)對(duì)照組，首先在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下利用昆蟲(chóng)嗅覺(jué)測(cè)試儀測(cè)試了“普食性昆蟲(chóng)”“專食性昆蟲(chóng)”“專食性昆蟲(chóng)的寄生蜂”的選擇偏好性。

　　“簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們把來(lái)自本土和入侵兩種不同種群的千里光植株放置在昆蟲(chóng)嗅覺(jué)儀中，看三類昆蟲(chóng)各自會(huì)更偏好哪種植株�！绷痔裉裾f(shuō)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中還收集兩個(gè)種群植株的組成型揮發(fā)物和誘導(dǎo)型揮發(fā)物，并用檢測(cè)儀器分析不同揮發(fā)物質(zhì)的成分和含量。

　　除了在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下得到結(jié)論，團(tuán)隊(duì)還重新回到自然環(huán)境里，在試驗(yàn)田里種植本土和入侵種群的千里光，將專食性昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)放置在葉片上，“過(guò)一段時(shí)間，測(cè)算這些幼蟲(chóng)是否遭到寄生蜂的寄生，以及對(duì)比哪一個(gè)千里光種群上寄生蜂的產(chǎn)卵量更高�！绷痔裉裾f(shuō)。

　　研究發(fā)現(xiàn)，與本地種群相比，入侵千里光種群釋放的組成型揮發(fā)物含量更高，而專食性昆蟲(chóng)為害后釋放的誘導(dǎo)型揮發(fā)物含量則顯著降低。昆蟲(chóng)嗅覺(jué)及產(chǎn)卵實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與本地種群相比，入侵種群釋放的組成型揮發(fā)物對(duì)專食性昆蟲(chóng)具有更強(qiáng)的引誘作用，而對(duì)廣食性昆蟲(chóng)則有更強(qiáng)的驅(qū)避作用。同時(shí)，專食性昆蟲(chóng)為害招致的本地種群釋放的誘導(dǎo)型揮發(fā)物比入侵種群對(duì)寄生蜂具有更強(qiáng)的吸引作用。這個(gè)結(jié)果，得到了田間自然寄生率實(shí)驗(yàn)的佐證。

　　也就是說(shuō)，在“野蠻生長(zhǎng)”的入侵環(huán)境里，因?yàn)闆](méi)有專門(mén)吃自己的天敵昆蟲(chóng)，千里光就不必費(fèi)力地生長(zhǎng)抵抗天敵的“鎧甲”，誘導(dǎo)型揮發(fā)物沒(méi)有“用武之地”，功能“退化”。但其他“吃雜食”的昆蟲(chóng)可能也會(huì)把入侵的千里光當(dāng)成“盤(pán)中餐”，作為“外來(lái)客”的千里光還是要小心謹(jǐn)慎地用組成型揮發(fā)物讓自己“隱身”，“免受荼毒”。

　　未來(lái)用途令人興奮：

　　或?qū)⒆屴r(nóng)作物長(zhǎng)出自己的“鎧甲”

　　從2015年開(kāi)始，到2021年8月正式見(jiàn)刊，實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析工作歷時(shí)6年�！耙�?yàn)閷?shí)驗(yàn)所用的昆蟲(chóng)只有每年五六月才出現(xiàn)，我們要花費(fèi)許多時(shí)間進(jìn)行昆蟲(chóng)的采集，前一年在實(shí)驗(yàn)室做了實(shí)驗(yàn)，要等到第二年才能做田間實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。”林恬恬說(shuō)，大部分時(shí)間也在做前期準(zhǔn)備，加上跨國(guó)合作，耗時(shí)較長(zhǎng)。

　　植物如此聰明的行為被人類發(fā)現(xiàn)，自然不能白白浪費(fèi)。

　　“未來(lái)，我們或許可以在其他的植株材料上得到應(yīng)用，比如玉米、水稻等農(nóng)作物上，尋找到植株本身?yè)]發(fā)物的調(diào)控基因，用基因編輯的手段，提高組成型揮發(fā)物和昆蟲(chóng)誘導(dǎo)型揮發(fā)物的含量�！绷痔裉裾f(shuō)，從而在田間形成一個(gè)自主防御系統(tǒng)降低農(nóng)作物遭受的蟲(chóng)害，不需要再人為噴施農(nóng)藥，既省時(shí)省力省錢(qián)，也更加綠色環(huán)保。

　　而另一種可能，或許可以找到揮發(fā)性物質(zhì)的成分，通過(guò)化學(xué)合成，成為新型安全的“驅(qū)蟲(chóng)劑”和“誘導(dǎo)劑”�！暗�這些都需要科學(xué)家的進(jìn)一步研究，尤其是需要田間實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證�！绷痔裉裾f(shuō)。

　　成都商報(bào)-紅星新聞?dòng)浾?于遵素 實(shí)習(xí)生 成佳熾