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毛虫为自己签署死刑令:植物与天敌的化学对话

2010-09-07 15:04 Ian Baldwin团队 科学网 阅读 0
核心摘要: 研究发现,烟草天蛾幼虫啃食植物时,植物会迅速释放绿叶性气味物质(GLV)吸引天敌大眼虫。毛虫唾液中的酶能将(Z)-GLV转化为(E)-GLV,后者更能吸引捕食者,从而加速毛虫死亡。这一机制揭示了植物与食草动物之间奇异的化学对话,颠覆了传统认知。

一项发表在《科学》杂志上的新研究揭示了植物与食草动物之间一种奇异的化学对话机制。当烟草天蛾幼虫(Manduca sexta)啃食烟草植物时,植物会迅速释放一种化学求救信号,吸引名为“大眼虫”(Geocoris属)的捕食性昆虫前来攻击毛虫。令人惊讶的是,毛虫自身的唾液竟会帮助植物完成这一信号转化,从而加速自己的死亡。

植物释放的绿叶性气味物质(GLV)是这一过程的关键。当植物被机械损伤(如剪刀切割)时,会释放更多的(Z)-GLV异构体;而一旦被毛虫啃食,植物释放的(Z)-GLV和(E)-GLV数量相等。研究发现,毛虫唾液中的酶能将(Z)-GLV转化为(E)-GLV,而(E)-GLV比例更高的混合物更能吸引大眼虫。这种捕食者会在毛虫卵上刺孔并吸食内容物,从而有效控制毛虫种群。

德国马普学会化学生态学研究所的生态学家Ian Baldwin指出,这一发现颠覆了传统认知——植物合成化学信号通常需要数小时甚至一天,而GLV的释放几乎是瞬时的,确保了捕食者能在食草动物离开前赶到。研究第一作者Silke Allmann最初在分析GLV化学数据时发现了这一线索,随后通过实验验证了毛虫唾液的关键作用。

为什么毛虫会“自掘坟墓”?Baldwin推测,(E)-GLV可能有助于杀死毛虫消化道中的微生物,但这一行为显然对毛虫自身不利。密歇根州立大学的生态遗传学家Jeffrey Conner评论称,这是一个“怪异而新奇的转变”,未来研究将探索改变植物化合物混合对毛虫的潜在益处。

一只刚孵化出的烟草天蛾幼虫正遭到一只大眼虫的攻击。

(图片提供:Matthey Film)

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