張井雄

菟絲子能夠幫助不同寄主之間建立起抗蟲防御的“聯(lián)盟”

人們對動物界的寄生現(xiàn)象比較熟悉，但在植物界，寄生也是普遍存在的。菟絲子就是人們比較熟知的一種寄生植物。寄生植物通常被認(rèn)為對寄主有百害而無一利。不久前，最新研究表明，寄生植物可能還有積極的一面。在某些條件下，菟絲子能夠幫助不同寄主之間建立起抗蟲防御的“聯(lián)盟”。

所有寄生植物都具備一個特殊的器官，那就是吸器。寄生植物通過吸器與寄主的維管束組織形成連接，從寄主獲取營養(yǎng)、水分等生長所需物質(zhì)，造成寄主營養(yǎng)的大量流失，進而嚴(yán)重影響寄主生長和繁殖。

菟絲子也不例外，它沒有根也沒有葉片，通過莖纏繞在寄主上并產(chǎn)生大量吸器而獲取營養(yǎng)。菟絲子沒有或者只有非常微弱的光合作用，從而被認(rèn)為是一類全寄生植物。近來有科研人員發(fā)現(xiàn)，寄主和菟絲子的“物質(zhì)交流”是非常頻繁的，不僅包括水分和營養(yǎng)，還包括蛋白質(zhì)、次生代謝物等。

一株菟絲子常常能夠同時寄生在多個鄰近的寄主上，從而將不同的寄主連接起來。既然菟絲子和寄主有廣泛的物質(zhì)交流，那么“電話線”一樣的菟絲子是否也能讓不同寄主之間相互“信息交流”呢？

“我們的研究是支持這種假設(shè)的?！敝袊茖W(xué)院昆明植物研究所吳建強博士給出了明確的答案。自2012年從德國學(xué)成歸來，吳建強就對寄生植物獨特的生理形態(tài)產(chǎn)生了濃厚的興趣，他和他的團隊一直致力于用分子的手段解析這種獨特的生態(tài)學(xué)現(xiàn)象。

近來，吳建強的團隊與一位美國科學(xué)院院士合作，創(chuàng)新性地提出了“菟絲子及其連接的不同寄主形成微群落”這一嶄新概念。

他們發(fā)現(xiàn)，在這種微群落中，菟絲子起到一個“通信渠道”的作用，當(dāng)昆蟲取食一個寄主的時候，這個寄主能夠產(chǎn)生一個信號，這個信號不但能夠誘導(dǎo)被取食植物的抗蟲性，而且通過菟絲子這個渠道，這個抗蟲信號能夠被傳輸?shù)狡渌募闹髦参?，同樣增強這些植物的抗蟲能力。

該團隊的成果還證明，一種叫作茉莉酸的植物激素在這個“交流”過程中起到了非常重要的作用，而且這種信號能夠傳遞到至少一米遠的寄主，并誘導(dǎo)抗蟲響應(yīng)。通過測定發(fā)現(xiàn)，這個信號的傳遞速度大約是兩個小時一米。“這種速度對于人來講是非常緩慢的，但是對于植物而言，接收到這種信號就像是被通風(fēng)報信，能提前得知附近有昆蟲取食而做出抗蟲準(zhǔn)備。”吳建強補充說。

著名科學(xué)研究雜志《美國科學(xué)院院刊》在2017年7月24日報道了這項成果。這項研究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。這些發(fā)現(xiàn)不僅對了解抗蟲信號具有重要的意義，也為農(nóng)業(yè)上治理寄生植物危害提供了新的啟示。