農(nóng)學(xué)院婁永根教授團隊與國外學(xué)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(dāng)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(xué)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?qū)嶒炞C據(jù)表明揮發(fā)物介導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)的揮發(fā)物含量要則低得多。生測結(jié)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(qū)避作用；同時，專食性昆蟲為害誘導(dǎo)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(jié)果揭示了揮發(fā)物介導(dǎo)的對植食性昆蟲的直接和間接防御驅(qū)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(quán)威學(xué)術(shù)刊物Current Biology (Evolutionary changes in an invasive plant support the defensive role of plant volatiles)。浙江大學(xué)博士后林恬恬和荷蘭萊頓大學(xué)Klaas Vrieling博士為本文的共同第一作者，浙江大學(xué)婁永根教授、萊頓大學(xué)Klaas Vrieling博士和瑞士Neuchatel大學(xué)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(xué)基金國際合作重點項目（31520103912）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)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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