植物新防御機制:直接促使毛毛蟲們同類相食
2021-09-02 21:55:14 來源:
(原標(biāo)題:植物新防御機制:促使害蟲同類相食)
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害蟲之間同類相食的狀況就像它們吃主食蔬菜一樣不足為奇。但現(xiàn)在有研究表明,番茄類植物能夠直接促使毛毛蟲同類相食。
并未參與此研究的加州大學(xué)戴維斯分校生物學(xué)家Richard Karban說:“這是一種全新的誘導(dǎo)抗蟲性的生態(tài)機制,有效地改變了昆蟲的行為。” Karban自己的研究領(lǐng)域就是食草動物及其宿主植物之間的互動關(guān)系。
食草性害蟲經(jīng)常在食物質(zhì)量低或耗盡的情況下互相攻擊。且一些植物已知能影響其害蟲的行為,這種影響表現(xiàn)在其使得害蟲對其他物種更具掠奪性。但植物是否直接導(dǎo)致毛毛蟲同類相食,至今還不清楚。
美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校綜合生物學(xué)家John Orrock和他的同事通過將番茄類植物(Solanum lycopersicum)暴露在不同量的茉莉酸甲酯(MeJA)中,誘發(fā)番茄類植物的防御反應(yīng)。MeJA是一種通過空氣傳播的化學(xué)物質(zhì),植物釋放MeJA以互相警示害蟲的威脅。當(dāng)番茄類植物收到MeJA的提示時,它們就作出反應(yīng)產(chǎn)生毒素,使自己對于昆蟲的營養(yǎng)價值降低。
研究人員隨后讓一類常見的毛蟲——小斑點柳樹蛾(Spodoptera exigua)攻擊這些番茄類作物。8日后,他們觀察到,與對照組或那些受到較弱誘導(dǎo)的植物相比,接收到MeJA強烈信號的植物減少的生物量較小。這表明,這種反應(yīng)在某種程度上能有效保護植物。
下一步,研究團隊想要測試植物的這種反應(yīng)是否會觸發(fā)毛蟲的同類相食行為。因此,他們先用MeJA給番茄類植物提示,然后將經(jīng)過提示的植物和未提示的對照組植物的葉片喂給容器中的毛毛蟲,容器中也放置了一定數(shù)量的死毛毛蟲。2日后,研究團隊觀察到,相比那些食用對照組植物葉片的毛毛蟲,食用了經(jīng)處理植物葉片的毛毛蟲更早地攻擊死去的幼蟲,并且吃掉了更多的幼蟲。研究結(jié)果已發(fā)表于《自然·生態(tài)和演化》(Nature Ecology Evolution)雜志上。
Orrock說,這些毛毛蟲最終總會自食同類,但時間上的差異十分重要,“如果植物能夠誘導(dǎo)害蟲更早地吃掉自己的同類,那將會有更多的植物完好地保存下來。”但他也警示道,植物激活防御反應(yīng)的成本非常高。“植物很可能打破平衡,判定攻擊的程度是否足夠嚴(yán)重到需要激活自身的防御反應(yīng)。”
在康奈爾大學(xué)從事植物與動物互動研究的Anurag Agrawal表示,這項研究表明農(nóng)民可能把培育毛蟲自食同類作為一種防治害蟲的策略。“盡管如此,在一些野外條件下,同類相食的害蟲可能反而更具適應(yīng)性。因此這是需要小心的情況。”他補充道,“我們不希望培育出超級害蟲。”
翻譯黃穎穎
審校張哲
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