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植物的反抗(植物为何碰上它就缴械投降 秘密藏在口水里)

养花知识 2022-09-09 10:13621欣怡花卉网宫宝田

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摘要:在近日举行的浙江大学首届生命科学大会上,浙江大学农学院的刘树生教授向台下的学者展示了一张虫子的图片。数百双人类的眼睛齐刷刷地看着它——烟粉虱,这是该领域唯一拥有“...

植物的反抗(植物为何碰上它就缴械投降 秘密藏在口水里)tag

在近日举行的浙江大学首届生命科学大会上,浙江大学农学院的刘树生教授向台下的学者展示了一张虫子的图片。数百双人类的眼睛齐刷刷地看着它——烟粉虱,这是该领域唯一拥有“超级害虫”称号的物种。

浙江大学昆虫科学研究所王小玮课题组经过6年的研究发现,烟粉虱具有“蜜口剑”的生存技能,其唾液中有一种特殊的蛋白质,不仅能降低植物的抵抗力,还能使害虫更加旺盛。

面部害虫

植物会大声说“不”。

在自然界中,植物不断受到多种昆虫和致病菌的威胁。“其实植物也会反抗。”王小玮说,在认识到入侵后,植物可以通过激素启动相应的防御,就像说“走开!别吃我!”

比如大多数植物会分泌一种叫做茉莉酸的激素,茉莉酸是一种杀虫物质,让昆虫在遇到困难时知难而退,这种昆虫可能会逃跑。

然而,在一种叫做烟粉虱的害虫面前,植物的“不”字是“不可言说”的。这种出生在地中海海岸的微小昆虫烟粉虱(Bemisia tabaci),身体很小,只有1毫米长。如今,它几乎和人类一样,遍布世界各地,600多种植物被牢牢列在它们的“食谱”中。著名科学杂志《自然》和《科学》都给烟粉虱冠以“超级害虫”的称号。

刘树生教授已经研究烟粉虱至少10年了。2007年,他和他的团队在《科学》杂志上发表论文,揭示了“超级害虫”烟粉虱的入侵机制。

这种虫子入侵后对植物做了什么?

王小玮教授发现了一个奇怪的现象:烟粉虱吃了烟草后,抵抗力下降。

他们对植物做了什么?王小玮想,答案可能藏在虫子的唾液里。

在此之前,没有人知道植物和烟粉虱之间发生了什么。

和人类一样,昆虫在进食时会分泌唾液。烟粉虱作为吸口器昆虫的代表,在进食时首先找到茎或叶背面相对柔软的部分,然后将口器刺入负责运输养分的植物韧皮部来吸汁。这时,它们“吐出”的唾液也进入了植物的体内。“就像蚊子叮人一样,一边吸血一边吐口水,让血液慢慢凝固。烟粉虱可能有类似的技能来调节寄主植物的反应。”王小玮推测烟粉虱可能在唾液中隐藏了“神助”。

唾液中的秘密

让植物缴械投降。

2012年,在美国西雅图盖茨基金会总部举行了一次科学家聚会。来自世界各地的16名研究植物保护的顶级学者聚在一起讨论非洲的木薯危机。

木薯是非洲人民的主食,支撑着全球5亿人的口粮。但烟粉虱入侵非洲后,不仅吃木薯,还传播致命的双生病毒,大量木薯生病不起,甚至大面积绝收。盖茨决定投资2000万美元来解决木薯危机。

刘树生教授还应邀参加了“智慧大脑”对抗“超级害虫”的头脑风暴。他在会上表达了一个观点:应对木薯危机,病虫害防治和抗病不可或缺,因为烟粉虱和双生病毒的勾结造成了木薯的毁灭。"而对于虫子,人类仍然知之甚少."刘树生说。

回到浙江大学后,刘树生和王小玮共同指导一名博士生研究烟粉虱的唾液。“许多科学家试图在蚜虫、稻飞虱和烟粉虱的唾液中寻找线索,但进展缓慢。”刘树生说,这名博士生已经找了三年,但他找不到任何线索。“整个烟粉虱只有1mm大小,唾液腺更小。怎么分析里面的蛋白质?”刘树生说。

后来,他们改进了实验方法,终于有了新的发现。科学家让烟粉虱分批食用他们准备好的人工“饲料”。“是烟粉虱喜欢吃的一种糖果。他们一边吃一边往里面吐口水。”王小玮说,在收集了数万只烟粉虱的唾液后,他们从唾液中分离并鉴定了相关蛋白质。

参与这项研究的博士生徐宏兴说,他们锁定了Bt56的一种蛋白质,这种蛋白质通过唾液引入烟草的韧皮部,然后与烟草中的一种转录因子(NTH202)结合,诱导水杨酸分泌。而水杨酸的增加抑制了对付昆虫的利器——茉莉酸的分泌,使植物失去了招架昆虫的能力。

研究小组还发现,烟粉虱先头部队进食后,第二、三组“食客”繁殖更快,群体数量越来越大。“这说明被唾液‘改造’的植物能让害虫活得更好。”王小玮说。

自基金会资助的非洲木薯项目于2014年启动以来,来自全球13个实验室的科学家每年举行一次会议,讨论研究进展和对策。去年12月初,刘树生教授刚刚参加了在坦桑尼亚举行的2018年年会,在会上他介绍了这一最新发现。

“如果人类能够培育出能够抵抗Bt56攻击的抗性品种,或者通过基因取出这个抑制烟粉虱的关键武器,植物就可以成功拒绝害虫的‘转化’,避免灭绝。”王小玮说。记者张米佳通讯员周伟

(编辑:袁寒玲、高红霞)

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