菟絲子能夠幫助不同寄主之間建立起抗虫防御的“聯盟”
寄生植物菟絲子可幫助不同寄主間實現“信息交流”
人們對動物界的寄生現象比較熟悉,但在植物界,寄生也是普遍存在的。菟絲子就是人們比較熟知的一種寄生植物。寄生植物通常被認為對寄主有百害而無一利。不久前,最新研究表明,寄生植物可能還有積極的一面。在某些條件下,菟絲子能夠幫助不同寄主之間建立起抗虫防御的“聯盟”。
所有寄生植物都具備一個特殊的器官,那就是吸器。寄生植物通過吸器與寄主的維管束組織形成連接,從寄主獲取營養、水分等生長所需物質,造成寄主營養的大量流失,進而嚴重影響寄主生長和繁殖。
菟絲子也不例外,它沒有根也沒有葉片,通過莖纏繞在寄主上並產生大量吸器而獲取營養。菟絲子沒有或者隻有非常微弱的光合作用,從而被認為是一類全寄生植物。近來有科研人員發現,寄主和菟絲子的“物質交流”是非常頻繁的,不僅包括水分和營養,還包括蛋白質、次生代謝物等。
一株菟絲子常常能夠同時寄生在多個鄰近的寄主上,從而將不同的寄主連接起來。既然菟絲子和寄主有廣泛的物質交流,那麼“電話線”一樣的菟絲子是否也能讓不同寄主之間相互“信息交流”呢?
“我們的研究是支持這種假設的。”中國科學院昆明植物研究所吳建強博士給出了明確的答案。自2012年從德國學成歸來,吳建強就對寄生植物獨特的生理形態產生了濃厚的興趣,他和他的團隊一直致力於用分子的手段解析這種獨特的生態學現象。
近來,吳建強的團隊與一位美國科學院院士合作,創新性地提出了“菟絲子及其連接的不同寄主形成微群落”這一嶄新概念。
他們發現,在這種微群落中,菟絲子起到一個“通信渠道”的作用,當昆虫取食一個寄主的時候,這個寄主能夠產生一個信號,這個信號不但能夠誘導被取食植物的抗虫性,而且通過菟絲子這個渠道,這個抗虫信號能夠被傳輸到其他的寄主植物,同樣增強這些植物的抗虫能力。
該團隊的成果還証明,一種叫作茉莉酸的植物激素在這個“交流”過程中起到了非常重要作用,而且這種信號能夠傳遞到至少一米遠的寄主,並誘導抗虫響應。通過測定發現,這個信號的傳遞速度大約是兩個小時一米。“這種速度對於人來講是非常緩慢的,但是對於植物而言,接收到這種信號就像是被通風報信,能提前得知附近有昆虫取食而做出抗虫准備。”吳建強補充說。
著名科學研究雜志《美國科學院院刊》在2017年7月24日報道了這項成果。這項研究首次從分子水平揭示了菟絲子連接的植物微群落中,菟絲子和寄主、寄主與寄主間復雜的相互作用關系。這些發現不僅對了解抗虫信號具有重要的意義,也為農業上治理寄生植物危害提供了新的啟示。(張井雄)
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