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作物受病虫害威胁时的防御机制及其影响
日期:2019-03-18 作者:编译:赵静娟 来源:农科智库 点击:
     人们认为胁迫是“杀手级疾病”,在人体中可增加晚期心脏病或中风的风险。不过,现在德克萨斯大学圣安东尼奥分校(The University of Texas at San Antonio, UTSA)进行的一项研究表明,胁迫在植物王国中所起到的作用远没有在人体中那么具有毁灭性。该研究成果已刊登于最新一期的《植物》(Plants)期刊。
    生物学研究人员表示,受到胁迫袭击的植物会迅速释放出一种称作“绿叶挥发物”(green leaf volatiles, GLV)的化合物,使其自身和附近其他植物进入防御敏感状态。这些化合物在成功保卫植物的同时,只会暂时阻碍植物的成长。
    “我们人类生病时,也会变得虚弱,”USTA生物学系副教授约根·英格伯斯(Jurgen Engelberth)分析道,“我们不可能一边茁壮成长一边又抵抗疾病,我们发现植物也是一样。”
    不过不同点在于,因同等的胁迫导致启动GLV的防御措施之后,植物需要在恢复时间和成长阻碍方面付出的代价要比人体少得多。因此,植物能先击退袭击,然后继续以可接受的速度生长,很少或甚至根本不会产生在人体上发生的负面影响。
    GLV本质上是植物“绿色”的一面,也是植物的气味,并且已有充分记录证明是植物的保护机制。当植物遭到昆虫或害虫等食草动物攻击时,会临时释放出化合物帮助驱避虫害的侵扰或吸引这些食草动物的天敌。有时,植物甚至会在遭到初次攻击后的几天内都会持续释放更复杂的GLV。
    英格伯斯和UTSA的研究人员同事将不同生长阶段的玉米苗暴露于这些保护性化合物之下,然后发现这些植物停止了平均20%的生长速度,而专注于“防御”。但是,研究人员同样也观察到由于没有遭到进一步的袭击,几天之后,这些植物就能够开始弥补损失的生长速度,再次开始生长。
    英格伯斯总结道:“如果没有来自食草动物的进一步威胁,或者被食用的威胁,植物就能重新投入新陈代谢的能量开始生长。如果食草动物的威胁持续存在,植物就会继续投入到防御中。”
为了生存下来,植物不得不采取多种策略。和动物不同的是,植物无意杀死自己的敌人,因为在很多情况下,它们也需要这些敌人帮助它们传授花粉。
    虽然植物在遭受袭击时,具体采用了什么机制来产生新陈代谢资源以启动临时GLV防御还不得而知,不过鉴于在使用GLV后能快速弥补生长速度的损失,也为植物的适应力提供了一点线索。
    据最新估算显示,由于气温升高以及随之而来的昆虫数量的增多,作物产量预计会减少10-25%。UTSA的研究人员将继续研究GLV的作用机制,以更好地了解全球粮食供给的未来。
(来源:美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校   北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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