自然探秘:让昆虫打滑的叶片
来源:环球科学
发布时间:2021-05-11
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自然探秘:让昆虫打滑的叶片

图片来源:Pixabay
为了抵御那些因为饥饿啃食叶片的昆虫,植物已经演化出了大量让人印象深刻的策略。比较著名的防御策略包括释放难闻的有毒物质、分泌黏糊糊的树脂以及长出锐利的小刺,如今科学家又发现了一种新策略:叶片上会生长出微小的褶皱,让昆虫难以在上面爬行。
在很多叶片的角质层上都生长着微小的褶皱,而角质层本身可以防止植物水分快速蒸发,调节气体交换,保护植物免受致病源的感染。发表在《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)的最新研究显示,尽管角质层本身是非常光滑的,但是它表面起伏的褶皱还是起到了抵抗昆虫的作用。看起来,当叶片逐渐成熟后,褶皱才会比较明显,因为此时角质层已经开始堆积,最终逐渐扩张挤压出凹陷。


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英国洛桑斯特研究所(Rothamsted Research)的分子生物学家达纳·麦格雷戈(Dana MacGregor,并未参与这项研究)说:“植物非常善于求生之道,为了防止蚊虫啃食叶片,它们可以用极其高超的技术改变自己的结构,自己的化学成分以及生理机制。这项研究展示出了植物为了求生而改变自己形态的又一案例。”为了做进一步实验,研究人员用硅酮复制了一种橡树在不同阶段的叶面形态。这种方式可以让研究人员专注于叶面本身的结构特征,而不受角质层上蜡质包裹的光滑表面的影响。


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科学家在8只马铃薯甲虫(Colorado potato beetles)坚硬的前翅上按上了小型传感器,以此测试昆虫在不同合成叶面上行走时的摩擦力。在“年轻”而光滑的叶面上,昆虫更容易行走,但是在“年老”而富有褶皱的叶面上,昆虫容易打滑。
德国弗莱堡大学的生物力学家文卡塔·A·苏拉潘尼(Venkata A. Surapaneni,这项研究的第一作者)说:“我们对植物叶面上的褶皱感到惊讶,也为不同阶段的褶皱对昆虫的附着力不同而感到惊讶。”苏拉潘尼参加了一个叫做“PlaMatSu”的多中心项目,这个项目重点关注能够防止蚊虫附着的表面,试图研发聚合物材料以模拟这类微褶皱表面材料。他说,或许可以通过培育或其他生物工程的方式让植物生长出更多的褶皱,这样就能为农业需求铺路,用这种方式减少病虫害。
撰文:莫妮克·布鲁耶特(Monique Brouillette)
翻译:杜永航
文章来源:环球科学


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