當前位置:首頁 > 奇聞錄 > 奇異植物

戰斗的植物,合成"化學武器"保全性命

2020-07-01 13:09:14 作者:奇聞錄

  【摘要】和匆忙的人類世界相比,植物的生活顯得風平浪靜,但這僅僅是事情的表面。害蟲貪婪的胃口讓植物岌岌可危,它們必須給予反擊來保全性命。

  事實也是如此,植物并不是毫無招架能力的受害者,它們已經進化出強有力的防御能力生產特殊的防御化合物。這些化合物既可以充當毒藥,也能告知同伴危險即將到來,并向盟友求救。

  但是,所有這些防御措施都是有代價的,會消耗植物本來用于生長和修復的能量。為了保存體力,植物必須選擇使用化學武器的方式和時機。下面是植物在保全自身的情況反擊害蟲的五種策略。

  發出警告

  為了避免浪費能量,植物并不是每時每刻都在合成化學武器,而是當危險真正來臨時才開始生產。一旦害蟲咬噬植物的葉子,葉子便釋放出化學揮發物傳遞警報,告知植物的其他部位和相鄰的植物開始防御。

  十字花科植物

  某些植物在受到傷害時會產生茉莉酮酸。茉莉酮酸可以分解JAZ蛋白,而JAZ蛋白是用來抑制植物生產保護性的有毒化合物的。茉莉酮酸對JAZ蛋白的分解使得植物制造有毒化合物的基因充滿能量,加速生產植物需要的防御武器。

  很多物種和土壤里的真菌共生,真菌穿透植物根系的表層攝取碳元素,同時幫助植物獲得其賴以生存的氮、磷等營養物質。真菌通過長絲線般的菌絲將周邊區域連成一片,形成一個巨大的地下網絡。有些植物就會利用這個地下網絡相互聯系,對即將到來的危險發出警告。

  實驗人員將蚜蟲放在豆類植物上,用聚乙烯袋子將這株植物套起來,防止它通過空氣傳播警報。這時,通過土壤表層下的真菌建立起聯系的其他豆類植物就開始釋放防御性化合物,不在同一真菌群落的豆類植物則毫無反應??梢?,真菌起了生物互聯網的作用,將重要情報從一株植物傳送到了另一株。

  請求增援

  植物還通過分泌易揮發的、可以吸引害蟲天敵的物質來保護自己。

  當歐洲玉米遭到毛蟲進攻時,玉米植株就會釋放出易揮發的-石竹烯來吸引寄生蜂。寄生蜂會在毛蟲體內產卵,這樣就減緩了毛蟲的進食速度。幾周之后,寄生蜂的卵孵化,毛蟲隨之死亡。歐洲玉米還可以在地下釋放-石竹烯,來抵御根蟲的攻擊。這些揮發性物質通過土壤的孔隙傳播,告訴根蟲的天敵:食物準備好了,快來美餐一頓吧!

  但有些時候,這樣的舉動也會引來不速之客。美國種植的一些玉米品種失去了產生-石竹烯的能力,在遭到害蟲攻擊時就顯得孤立無援。當研究人員修復這些玉米的基因,讓它們再次獲得這種能力時,卻發現這些玉米的根部感染了致病真菌。這些真菌貌似也是被-石竹烯吸引來的。這就給玉米出了一個難題:要么屈從于真菌來保留它的盟軍寄生蜂,要么就在害蟲的攻擊下自生自滅。

  設置陷阱

  如果能夠引誘敵人進入精心布置的陷阱,又何必動用軍火?十字花科植物的分子中儲存著無害的化合物硫代葡萄糖甙,與其體內的芥子苷酶僅隔著一層薄薄的細胞壁。當害蟲咬破這層阻隔時,這兩種物質就會混合在一起,發生化學反應,產生有毒氣體將害蟲圍住。就是這種反應使得十字花科植物有特殊的苦味和抗氧化性。

  只有在這些陷阱起作用時,植物才會動用資源來推動這種防御。當毛蟲這類咬噬類害蟲激活陷阱時,產生的破壞性后果會激發植物加速生產硫代葡萄糖甙。但是,類似蚜蟲的吸食類害蟲通過針狀口器吸食植物汁液時,就不會觸發陷阱。在這種情況下,植物就不會動用自身資源來制造武器。

  間諜手段

  有些植物已經知道敵人相互交流的密碼,并可以善加利用,來發送虛假情報。比如,蚜蟲在遭到攻擊時會釋放出信息素-金合歡烯,警告附近的蚜蟲危險來臨,趕緊逃命。植物在遭到蚜蟲攻擊時也經常會釋放出-金合歡烯,企圖模仿警報嚇跑它們。不過,并不是所有的-金合歡烯都會起作用。

  大多數情況下,植物會勻速釋放信息素作為化學武器,但蚜蟲已經適應,并不受此影響。然而,野生土豆能夠更改這種模式,使其更有效果:它把信息素儲存在葉面細小絨毛的末端。當蚜蟲落到葉子上時,它的腳就會被帶黏性的葉面粘住;蚜蟲奮力掙扎,葉面絨毛末端就會遭到破壞,開始大量釋放信息素。這樣就巧妙地模仿了蚜蟲有節奏的警報。

  緊急自救

  在與害蟲的惡戰中,植物必須護理傷口。植物產生的綠葉揮發物能起到抗生素的作用,保護植物受傷的組織不被細菌和真菌感染,同時給周邊植物通風報信。這些揮發物就是剛修剪完草坪時我們聞到的草香。

  受傷的植物產生的創傷性酸(也被稱為愈傷激素)能夠刺激細胞加速分裂以封閉傷口,其作用相當于動物的血液在傷口凝結。這些反應都是在受到害蟲攻擊后幾分鐘內產生的。植物必須不斷地分配自身資源來平衡自我防御和自我修復。

  植物?和昆蟲世世代代進行著斗爭,雙方不斷改變策略力圖壓倒對方。例如,昆蟲體內已經開始進化出應對植物化學武器的解毒劑,它們能中和毒素,甚至能利用這些毒素。植物自然不甘示弱,也不斷創造出新武器。植物和昆蟲的戰爭是一場軍備競賽:雙方竭盡全力,力圖保住自己的地盤。

相關閱讀
最新文章
手机看片aⅴ永久免费,亚洲不卡AV不卡一区二区,老司机午夜精品视频在线观,18GAY国产小鲜肉可播放