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侦察“敌情”的反应慢了,但制敌的“手榴弹”增多了|科研人员发现植物抗虫调控新机制
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来源:上观新闻 作者:黄海华 2017-01-09 18:55
摘要:随着植物的生长,虽然用来侦察“敌情”的望远镜倍数降低了,但其可用来制敌的“手榴弹”也增多了,从而增强了抗虫能力。

众所周知,动物和人的免疫反应随着年龄增长由盛到衰,这一现象被称为免疫衰老。就拿我们人来说,婴幼儿期相比成年期更容易发烧,这正是身体有着比较强烈的应激反应。与之相应的是,动物和人的抗病能力也逐渐衰弱。不过有趣的是,植物在生长过程中,其防御响应由强变弱,但抗虫性却由弱变强了。今天,《自然-通讯》在线发表了中科院上海植物生理生态研究所陈晓亚院士与毛颖波研究员领导的这项研究。


自然界中,昆虫与植物有着“互利”关系,也有着“取食”关系。茉莉素是最重要的植物抗虫激素。在正常情况下,茉莉素信号处于静止状态。当植物遭受昆虫袭击时,一类被称为JAZ的蛋白迅速降解,释放茉莉素信号从而激发抗虫反应。于是,有的植物比如毛桃,会长出表皮毛,形成一道“物理屏障”;有的植物会分泌蛋白酶抑制剂,当它被昆虫吃到肚子里,会影响昆虫的消化道酶正常工作,引起消化不良;还有的植物比如苹果桔子,会生成一类植保素——“表面蜡质”,使得表皮变厚,让昆虫不好下嘴。


课题组分析了不同生长期的拟南芥,发现其对于昆虫的防御响应由强变弱,但抗虫性却由弱变强了。原来,幼嫩植物对昆虫的袭击更为敏感,就像拥有着更高放大倍数的“望远镜”,可以更迅捷地侦察到“敌情”,但由于昆虫的袭击往往出其不意,幼嫩植物来不及合成植保素等防御激素,因此其抗虫能力还是相对较弱,成为了昆虫饕餮的美食。

 

 

既然植物在生长过程中抗虫反应呈衰减趋势,又是什么使得成年期植物反而更加抗虫呢?俗话说得好,姜是老的辣。研究人员对拟南芥中的次生代谢物进行分析,发现抗虫成分(如芥子糖苷,也是一种植保素)随着时间的推移稳定积累,不断充实植物的组成性、持久性抗虫能力,从而弥补了抗虫激素信号的衰减。这就好比,随着植物的生长,虽然用来侦察“敌情”的望远镜倍数降低了,但其可用来制敌的“手榴弹”也增多了,从而增强了抗虫能力。

 

 

虫害是农业生产和林木保护的巨大威胁,不仅带来巨大的经济损失,大量使用农药还对生态环境造成破坏。这项发现不仅揭示了植物精妙的抗虫机制,对设计更加科学合理的害虫防治策略也具有重要的指导意义。

 

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