農(nóng)學院婁永根教授團隊與國外學者合作在Current Biology發(fā)文揭示植物揮發(fā)物防御功能
植物在生長過程中會不停產(chǎn)生或釋放揮發(fā)物，并由此而與外界的其他生物發(fā)生聯(lián)系。一般情況下，植物為了逃避專食性昆蟲為害，在未受植食性昆蟲為害時往往只釋放少量的揮發(fā)物；而當受到為害時，則會大大增加揮發(fā)物的釋放量，以引誘植食性昆蟲的天敵，達到間接防御植食性昆蟲的目的。然而，上述生物學現(xiàn)象是否說明揮發(fā)物已進化成為植物直接和間接防御植食性昆蟲的重要手段，至今仍存在很大爭議。一個重要的原因是沒有確鑿的進化或實驗證據(jù)表明揮發(fā)物介導的直接和間接防御對植物已形成了足夠影響其種群適合度的選擇壓。
該研究以入侵植物千里光（Jacobaea vulgaris）（本地種群和入侵種群各25個）、專食性昆蟲朱砂蛾（Tyria jacobaeae）及其專性寄生蜂（Cotesia popularis）、廣食性昆蟲甘藍夜蛾（Mamestra brassicae）為研究系統(tǒng)，分析了千里光入侵種群揮發(fā)物的進化變化及其組成揮發(fā)物和誘導揮發(fā)物各自的防御作用。千里光是多年生植物，原產(chǎn)于歐亞大陸，大約在100-160年前入侵了澳大利亞、新西蘭等。在這些入侵大陸，不存在千里光的專食性昆蟲及其天敵。研究發(fā)現(xiàn)，與本地種群相比，入侵種群釋放的組成型揮發(fā)物含量更高，而專食性昆蟲為害誘導的揮發(fā)物含量要則低得多。生測結果表明，入侵種群組成型揮發(fā)物比本地種群的對專食性昆蟲具有更強的引誘作用，而對廣食性昆蟲則有更強的驅避作用；同時，專食性昆蟲為害誘導的本地種群揮發(fā)物比入侵種群揮發(fā)物對寄生蜂Cotesia popularis具有更強的吸引作用，并且得到了田間寄生率實驗的佐證。這些研究結果揭示了揮發(fā)物介導的對植食性昆蟲的直接和間接防御驅動了植物揮發(fā)物的進化，證實了植物揮發(fā)物的重要防御功能。
論文已于2021年6月18日在線發(fā)表于國際權威學術刊物Current Biology (Evolutionary changes in an invasive plant support the defensive role of plant volatiles)。浙江大學博士后林恬恬和荷蘭萊頓大學Klaas Vrieling博士為本文的共同第一作者，浙江大學婁永根教授、萊頓大學Klaas Vrieling博士和瑞士Neuchatel大學Ted Turlings教授為本文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金國際合作重點項目（31520103912）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系（CARS-01-40）等項目的資助。
原文鏈接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(21)00753-3
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