紅薯發出秘密訊號

一個品種警告鄰居以抵禦害蟲

紅薯。

彼得·查德威克 蓋蒂圖片社

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當被啃食時,一種紅薯的葉子會釋放出強烈氣味的化學警告訊號,促使同一植株和附近植株上的其他葉子產生防禦性蛋白質,使其難以消化。 新的研究追蹤了這種氣味警報系統。

德國耶拿馬克斯·普朗克化學生態研究所的植物生態學家、該研究的共同作者阿克塞爾·米特霍費爾說:“這有點像一個捷徑。”該研究去年 11 月發表在《科學報告》雜誌上。 其他植物也有化學警告系統,可以促使鄰居為攻擊做好準備,但單個葉子通常要等到自己被咬後才開始製造防禦性化合物。 但他說,這種植物的葉子會在鄰居被咬後立即產生這種化合物。

為了調查這種反應,米特霍費爾和他的同事在抗蟲紅薯品種臺農 (TN) 57 及其更容易受感染的表親 TN66(均原產於臺灣)上釋放了毛毛蟲。 每種植物在受到攻擊時都會“撥出”至少 40 種化學物質,但 TN57 葉子釋放的 DMNT 化合物的量是原來的兩倍,DMNT 也存在於其他植物防禦反應中。


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接下來,科學家們將一株健康的 TN57 植物放在一個封閉的玻璃罐中,罐中還有一株葉子被鑷子刺穿的植物。 在 24 小時內,兩種植物未受傷的葉子中都形成了高水平的稱為孢子蛋白的蛋白質。 孢子蛋白也存在於紅薯塊莖本身中,這就是人類難以消化未煮熟的紅薯的原因,它也會給昆蟲的腸道帶來麻煩。 當研究人員將合成的 DMNT 釋放到裝有健康植物的罐子中時,葉子再次很容易地形成了孢子蛋白。

米特霍費爾的團隊現在正在探測 TN57 葉子用來“聞”和“識別”DMNT 的機制。 研究人員還希望測試葉子釋放的其他化學物質是否也會引起防禦反應。

羅格斯大學的昆蟲學家塞薩爾·羅德里格斯-索納(未參與這項研究)說,這項研究展示了一種有趣的防禦機制,儘管他警告說,封閉罐中的 DMNT 暴露量可能高於植物在開放、多風的田野中所經歷的量。 他還指出,未受攻擊的 TN57 可能並不總是消耗能量來使用這種直接防禦“捷徑”。

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