戰(zhàn)斗的植物

邁克·紐蘭+楊曉梅

和匆忙的人類世界相比，植物的生活顯得風(fēng)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(shí)也是如此，植物并不是毫無招架能力的受害者，它們已經(jīng)進(jìn)化出強(qiáng)有力的防御能力——生產(chǎn)特殊的防御化合物。這些化合物既可以充當(dāng)“毒藥”，也能告知同伴危險(xiǎn)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(jià)的，會消耗植物本來用于生長和修復(fù)的能量。為了保存體力，植物必須選擇使用“化學(xué)武器”的方式和時(shí)機(jī)。下面是植物在保全自身的情況反擊害蟲的五種策略。

發(fā)出警告

為了避免浪費(fèi)能量，植物并不是每時(shí)每刻都在合成“化學(xué)武器”，而是當(dāng)危險(xiǎn)真正來臨時(shí)才開始生產(chǎn)。一旦害蟲咬噬植物的葉子，葉子便釋放出化學(xué)揮發(fā)物傳遞警報(bào)，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(shí)會產(chǎn)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(chǎn)保護(hù)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(chǎn)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(shí)幫助植物獲得其賴以生存的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。真菌通過長絲線般的菌絲將周邊區(qū)域連成一片，形成一個(gè)巨大的地下網(wǎng)絡(luò)。有些植物就會利用這個(gè)地下網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系，對即將到來的危險(xiǎn)發(fā)出警告。

實(shí)驗(yàn)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(bào)。這時(shí)，通過土壤表層下的真菌建立起聯(lián)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(yīng)。可見，真菌起了“生物互聯(lián)網(wǎng)”的作用，將重要情報(bào)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(fā)的、可以吸引害蟲天敵的物質(zhì)來保護(hù)自己。

當(dāng)歐洲玉米遭到毛蟲進(jìn)攻時(shí)，玉米植株就會釋放出易揮發(fā)的β-石竹烯來吸引寄生蜂。寄生蜂會在毛蟲體內(nèi)產(chǎn)卵，這樣就減緩了毛蟲的進(jìn)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β-石竹烯，來抵御根蟲的攻擊。這些揮發(fā)性物質(zhì)通過土壤的孔隙傳播，告訴根蟲的天敵：“食物準(zhǔn)備好了，快來美餐一頓吧！”

但有些時(shí)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(chǎn)生β-石竹烯的能力，在遭到害蟲攻擊時(shí)就顯得孤立無援。當(dāng)研究人員修復(fù)這些玉米的基因，讓它們再次獲得這種能力時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)這些玉米的根部感染了致病真菌。這些真菌貌似也是被β-石竹烯吸引來的。這就給玉米出了一個(gè)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(shè)置陷阱

如果能夠引誘敵人進(jìn)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(nèi)的芥子苷酶僅隔著一層薄薄的細(xì)胞壁。當(dāng)害蟲咬破這層阻隔時(shí)，這兩種物質(zhì)就會混合在一起，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒氣體將害蟲圍住。就是這種反應(yīng)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(shí)，植物才會動用資源來推動這種防御。當(dāng)毛蟲這類咬噬類害蟲激活陷阱時(shí)，產(chǎn)生的破壞性后果會激發(fā)植物加速生產(chǎn)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(shí)，就不會觸發(fā)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(jīng)知道敵人相互交流的“密碼”，并可以善加利用，來發(fā)送虛假情報(bào)。比如，蚜蟲在遭到攻擊時(shí)會釋放出信息素β-金合歡烯，警告附近的蚜蟲危險(xiǎn)來臨，趕緊逃命。植物在遭到蚜蟲攻擊時(shí)也經(jīng)常會釋放出β-金合歡烯，企圖模仿警報(bào)嚇跑它們。不過，并不是所有的β-金合歡烯都會起作用。

大多數(shù)情況下，植物會勻速釋放信息素作為化學(xué)武器，但蚜蟲已經(jīng)適應(yīng)，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(xì)小絨毛的末端。當(dāng)蚜蟲落到葉子上時(shí)，它的腳就會被帶黏性的葉面粘?。谎料x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(jié)奏的警報(bào)。

緊急自救

在與害蟲的惡戰(zhàn)中，植物必須護(hù)理傷口。植物產(chǎn)生的“綠葉揮發(fā)物”能起到抗生素的作用，保護(hù)植物受傷的組織不被細(xì)菌和真菌感染，同時(shí)給周邊植物通風(fēng)報(bào)信。這些揮發(fā)物就是剛修剪完草坪時(shí)我們聞到的“草香”。

受傷的植物產(chǎn)生的創(chuàng)傷性酸（也被稱為“愈傷激素”）能夠刺激細(xì)胞加速分裂以封閉傷口，其作用相當(dāng)于動物的血液在傷口凝結(jié)。這些反應(yīng)都是在受到害蟲攻擊后幾分鐘內(nèi)產(chǎn)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(fù)。

植物和昆蟲世世代代進(jìn)行著斗爭，雙方不斷改變策略力圖壓倒對方。例如，昆蟲體內(nèi)已經(jīng)開始進(jìn)化出應(yīng)對植物“化學(xué)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(chuàng)造出新武器。植物和昆蟲的戰(zhàn)爭是一場軍備競賽：雙方竭盡全力，力圖保住自己的地盤。