生物学家发现植物的自然防御

发表者马特霍普金斯|2008 年 11 月 4 日

Eric Schmelz，植物生理学家美国农业部 (USDA)，说保护农作物的最好方法是弄清楚它们如何保护自己。佛罗里达州盖恩斯维尔美国农业部医学、农业和兽医昆虫学中心的植物生物学家已经确定了植物识别攻击的策略和方法，报告科学日报.美国农业部的科学家花了三年时间分析了豇豆的生化反应，豇豆是一种被称为秋粘虫的昆虫喜爱的豆科植物。他们进行了 10,000 多次叶片生物测定，并确定了一类特定的小肽“诱导子”，或帮助植物对昆虫攻击做出反应的植物防御信号。

研究表明，当昆虫摄取植物的一部分时，消化会将植物中已经存在的蛋白质转化为肽诱导剂，在随后的进食过程中分泌回植物。植物识别出这种诱导剂并以毒素或挥发性化学物质的形式发射其防御化学物质。一种名为 inceptin 的 11 氨基酸肽在遭受粘虫攻击的豇豆植物中起着关键的警告作用。美国农业部的研究人员还发现了两种相关但丰度较低的肽片段，它们在豇豆中引起了类似的防御反应，而第三种则没有明显的作用。他们还表明，inceptin 和相关肽会引发豇豆中植物激素的级联增加以触发其防御，并确定了蛋白质结构的关键特征，使其能够作为植物防御信号发挥作用。

“我们正在研究的是植物如何使用这些化学物质来帮助保护自己，”施梅尔茨说。对昆虫消化液分泌的化学物质作出反应，这种植物会释放气味来吸引其他昆虫来解决问题。植物对每次攻击的反应不同，会散发不同的气味来吸引不同的虫子来帮助防御。 “被非常小的毛毛虫咬一口就会开始这个过程，”Schmelz 解释道。

研究人员希望更多地了解工厂用来保护自己的化学过程；最终，他们的工作可能会导致植物的开发和基因操作，以改进对害虫的保护。 Schmelz 说：“如果我们的植物在被咀嚼后能够产生更强的防御反应，那么这种害虫可能就不再是问题了。”