植物受到各种各样昆虫的攻击。它们有防御机制来应对这种情况,包括化学物质或更坚固的叶子。但现在人们发现,当野生黑芥菜植物抵御最初的敌人时,它们已经预料到以后需要抵御其他不同的敌人。事实上,它们甚至为最可能出现的攻击者序列做好了准备。这项卓越的研究现已发表在著名的科学杂志《自然植物》上。
这篇文章是基于Daan Mertens和Maite Fernandéz de Bobadilla的博士研究,他们在由Erik Poelman领导的团队中工作,Erik Poelman是瓦赫宁根大学研究学院昆虫学实验室的副教授。
Poelman说:“我们正越来越多地转向可持续的农业和园艺形式,这包括大幅减少农药的使用。”“对于耕地农民来说,这意味着他们必须应对更多种类的昆虫攻击他们的作物。植物育种家过去主要关注对最成问题昆虫的抗性,而广谱杀虫剂则用于对付其他食草动物。现在我们必须改变我们的方法,这样我们可以向野生植物物种学习,以及他们如何处理昆虫的多样性。”
Mertens解释说,这是一个重大的方向转变。“以前,研究的重点是赖子棋牌培育能解决特定昆虫问题的植物。现在,植物育种必须创造出具有灵活防御能力的作物,能够应对各种各样的敌人。这是一种系统的方法。”
植物永远无法确定自己是否或何时会受到攻击。大多数物种解决这种不确定性的方法是,当它们真正受到攻击时,才完全投入防御(例如生产防御性化学物质)。这意味着,在没有食草昆虫的情况下,植物可以充分利用自身的资源(光合作用的产物,如糖和淀粉)来生长和繁殖。
“植物对于正在攻击它们的昆虫有一种相当特殊的感觉,”默滕斯说。“他们从细胞受损的方式、随后释放的化合物以及昆虫唾液的特征来注意昆虫的攻击。他们可以通过解读这些信号来进行有针对性的防御。”
然而,针对一种昆虫的防御可能对其他昆虫的攻击无效。
更复杂的是,例如,植物对蚜虫的特定反应会降低它对毛虫的抵抗力。这是因为植物有各种各样的机制来发展不同种类的防御。这些机制是由调节防御反应时可能相互作用的植物激素触发的。
那么,一株周围到名表网omega处都是昆虫的野生植物,是如何做到照顾好自己的呢?“它们已经准备好迎接破坏性昆虫以特定的顺序到来,”默滕斯说。“在这个季节的早期,可能是一种特定的蚜虫,然后是一种特定的毛毛虫。它们组织自己的防御,确保随着时间的推移能够对付这些不同的昆虫。这似乎是一种有意识的风险管理形式,但它是通过自然选择出现的。他们可以处理最常见的事件序列。”
通过一项异常大规模的实验,研究人员表明,这确实是植物策略的工作原理。他们观察了黑芥菜对90种昆虫攻击组合的防御机制,并将这些结果与3年来对野生植物相互作用频率的研究联系起来。过去类似的试验仅限于五种组合。
这种雄心勃勃的方法产生了有价值的新见解。“我们已经将我们对植物生理学的理解与生态学联系起来,”Poelman解释道。“以前的观点认为,以植物汁液为食的昆虫会引发一种反应,从而削弱植物对毛毛虫的潜在防御能力。现在看来,这种观点过于简单。我们的工作证实了植物对蚜虫和毛虫的生理反应的研究,但也揭示了在许多情况下,植物对不同的捕食模式的昆虫并不会变得更敏感。与昆虫个体的特性相比,野生昆虫的特定组合或序列的存在似乎能更好地预测耐药性。”
这项研究是由欧盟资助的多重攻击计划的一部分。