發(fā)布時(shí)間: 2017年07月26日
然界中,菟絲子常常能夠同時(shí)寄生在多個(gè)鄰近的寄主上,從而將不同的寄主連接起來(lái)。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所吳建強(qiáng)課題組與馬普化學(xué)生態(tài)學(xué)研究所Ian T. Baldwin教授合作,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,并且發(fā)現(xiàn)在這種微群落中,菟絲子能在不同寄主植物間傳遞有生態(tài)學(xué)效應(yīng)的抗蟲(chóng)系統(tǒng)性信號(hào)。相關(guān)研究7月25日發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。
菟絲子是旋花科的莖全寄生植物,其大多數(shù)種類(lèi)的葉片和根在進(jìn)化過(guò)程中已經(jīng)完全退化消失,只有少數(shù)種類(lèi)還殘存微弱的光合能力。近來(lái)有研究表明,除了水分和營(yíng)養(yǎng),很多物質(zhì)都能夠在菟絲子和寄主之間運(yùn)輸,包括蛋白質(zhì)、mRNA以及次生代謝物等。然而,菟絲子與寄主間的相互作用研究還非常缺乏。
研究人員利用菟絲子將不同寄主植物進(jìn)行了連接,當(dāng)對(duì)其中一株寄主植物做昆蟲(chóng)取食處理后發(fā)現(xiàn),被取食葉片產(chǎn)生了某種系統(tǒng)性抗蟲(chóng)信號(hào),這些信號(hào)能夠被運(yùn)輸?shù)奖惶幚碇参锏钠渌糠植⒄T導(dǎo)抗蟲(chóng)響應(yīng);更重要的是,系統(tǒng)性信號(hào)能夠通過(guò)菟絲子傳遞到微群落中的其它寄主植物,從而誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄組和代謝物響應(yīng)并提高其抗蟲(chóng)性。該系統(tǒng)性抗蟲(chóng)信號(hào)在不同物種間非常保守,甚至可以在不同科的寄主植物間傳遞并誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性,而且茉莉酸在此系統(tǒng)性信號(hào)的產(chǎn)生或傳遞過(guò)程中扮演著重要的角色。他們的研究還指出,菟絲子傳導(dǎo)的抗蟲(chóng)系統(tǒng)性信號(hào)產(chǎn)生和傳播速度非??欤ù蠹s1 cm/分鐘),而且還可以遠(yuǎn)距離傳遞(超過(guò)100 cm)。
盡管寄生植物一向被視為為對(duì)寄主“有害無(wú)益”,該研究表明,菟絲子在某些條件下可以幫助不同寄主之間建立起抗蟲(chóng)防御的“聯(lián)盟”。這是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(fù)雜的相互作用關(guān)系,此研究對(duì)了解抗蟲(chóng)系統(tǒng)性信號(hào)也有較重要的意義,也對(duì)農(nóng)業(yè)上治理寄生植物危害提供了新的啟示。