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科学探索：红薯的预警信号
图片来源：Pixabay
有一种红薯，一旦它的叶片受到虫子啃咬，就会释放刺鼻的化学信号，促使叶片（无论是同一株植物上的还是周围同种植株上的）合成防御性蛋白质，从而让叶肉变得难以消化。最近，一项新的研究持续追踪了这种气味预警系统，相关内容发表于《科学报告》（Scientific Reports）。
阿克塞尔·米特霍夫（Axel Mit-höfer）是德国马克斯·普朗克化学生态学研究所的植物生态学家，也是这篇论文的共同作者之一。他说：“这种红薯的防御反应非常迅速。”在其他种类的植物中，也存在化学预警现象。通常，预警信号会让邻近的植株进入防御状态，但只有当叶片真的被啃咬后才会合成防御性物质。但是，这种红薯的叶片在附近的叶片被啃咬时，立马就会合成防御性物质。
为了实验，米特霍夫和同事把毛虫放到了两种不同的红薯上：一种是抗虫能力很好的红薯品种台农57（TN57）号；另一种则是TN66号（TN57号的近亲品种），它的抗虫能力较差。两者均为中国台湾出产的品种。在受到毛虫攻击后，两种红薯都“呼出”了至少40种化学物质，但是，TN57叶片释放的DMNT（在植物的防御反应中常见的一种信号物质）是TN66的近2倍。
在另一个密闭的玻璃罩中，放着一株TN57，研究人员预先用镊子扎破了它的叶片。随后，研究人员又把一株健康的TN57放入了密闭的玻璃罩中。在不到24小时的时间里，两株植物未受伤的叶片中均出现了高浓度的贮藏蛋白（sporamin）。
贮藏蛋白是一种大量存在于红薯块茎中的蛋白质，它能让没有被煮熟的块茎难以消化。而当研究人员向玻璃罩内释放人工合成的DMNT时，即便植株完整健康，叶片也会迅速合成贮藏蛋白。
米特霍夫的研究团队正在进行下一步的工作，深入探究TN57的叶片“闻”和“认”DMNT的机制。此外，他们还希望研究叶片释放的其他化学成分，明确是否存在更多能够激发植物防御反应的物质。
美国罗格斯大学的昆虫学家西泽·罗德里格斯-绍纳（Cesar Rodriguez-Saona，并未参与这项研究）认为，相关研究展示了一种非常有趣的植物防御机制。但他也指出，由于密闭性，玻璃罩内的DMNT浓度可能远远高于空气流通的实际空间。他认为还有一种可能性：TN57的叶子不一定总是会“非常迅速”地直接响应这种防御反应，毕竟这么做非常消耗能量。
撰文：普林亚克·伦瓦尔（Priyanka Runwal）
翻译：祝锦杰
文章来源：环球科学
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