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红薯被虫咬后,会释放挥发物告知邻近植物
日期:2020-01-06 作者:未知 来源:Plants 点击:
     植物挥发性有机化合物(VOCs)是个体间信息传递的主要载体,可介导许多生态相互作用。植物可以释放 VOC 以吸引食草动物的天敌或者传播到同一植物到远端以应对食草动物进一步的伤害。此外,更有意思的是,相邻的植物也可能识别这些 VOC 信号,通过启动自己防御反应来减少可预测的损害。2019年11月22日,Scientific Reports 杂志在线发表了来自德国马普研究所 Axel Mith?fer和中国台湾国立大学Kai-Wun Yeh课题组合作题为“Volatile DMNT systemically induces jasmonate-independent direct anti-herbivore defense in leaves of
sweet potato (Ipomoea batatas) plants”的研究论文。该研究表明红薯在各种食草动物咀嚼后诱导释放挥发性化合物 DMNT,该化合物会介导邻近的甘薯植物的全株系统性防御反应。
    此外,介于该文章的有趣性,Science 杂志在线发表了题为“Sweet potato
can warn neighbors of insect attacks”的评论文章。该文认为红薯育种者有可能对植物进行改造,使其生产出一种全天然的害虫防御剂。
    植物会受到不同种类的生物胁迫,尤其是草食性昆虫。由于其攻击植物的方式多变性而构成主要威胁。草食性昆虫会导致植物受侵染的组织受到机械性伤害,同时会诱导植物产生信号化合物,而周围对植物可以识别这些信号化合物以诱发适当的防御反应。特别是鳞翅目和鞘翅目的咀嚼昆虫会造成严重的组织损伤,但同时会触发植物中独特的防御相关信号传导途径。通常,植物防御策略分为直接或间接。直接防御策略通常依赖于有毒,排斥或抗营养的化合物,并直接促进植物的防御。间接防御是指除宿主和摄食昆虫外其他水平的参与。如草食昆虫诱导的植物挥发物(HIPV)的产生和排放,例如萜类化合物或脂肪酸衍生物(绿叶挥发物),可以吸引草食动物的捕食者和/或寄生虫,并减少侵染。
    该研究首先发现生长在台湾的红薯 Tainong 57 品种通常耐草食动物,而Tainong 66 品种却经常受到害虫的食用。之后,研究者让非洲棉叶虫去食用这两种品种的红薯,研究表明两种植物都释放出至少 40 种化学挥发性的化合物,其中 Tainong 57 品种特异产生一种叫做 DMNT 的化学物质,该物质具有非常明显的气味。以往研究表明这种化学物质会诱导某些物种的防御反应。
    进一步将两棵红薯紧挨着,并用镊子将一颗植物弄伤,从而生产出 DMNT,研究表明,DMNT 会使邻近健康的红薯植物在其叶片中产生更多的 Sporamin 蛋白,而 Sporamin 是在甘薯块根中特异表达的一类特殊贮藏蛋白 ,它不仅具有一般贮藏蛋白的特性 ,而且还具有胰蛋白酶抑制剂的活性,能够让昆虫消化受到抑制。
    因此,该甘薯育种者可以利用基因工程来使不同品种的甘薯产生与tainong57 一样多的 DMNT,并表现出相同的防御反应。
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