研究称植物受伤后会向根部发求救信号

　　

作者：刘妍 
北京时间10月21日消息，据国外媒体报道，美国的科学家日前称，他们最近在一项研究中发现，植物其实比我们想像的要聪明得多，当它们受到外部伤害时，能够向根部发出化学信号以寻求帮助。
 
这项关于植物生理和神经系统的研究是由美国国家科学基金提供资金支持，美国特拉华大学具体负责实施。近日，特拉华大学科学家们宣布了最新的研究成果，《植物生理学》也将在11月份出版的杂志上刊出详细的研究进展。科学家们宣称他们在研究中发现，当植物受到致病细菌的攻击时，叶子会向根部发现求救信号。根部接收到求救信号后也会立即作出反应，分泌出一种携带有益菌类的酸性物质解围。在年初已有研究表明，寄生植物可以感受到寄主的信息交流系统。新的发现是在年初研究成果基础上的重要进展。
 
美国特拉华大学植物与土壤科学教授哈什·拜耶斯介绍说，“植物比我们想象的要聪明得多。人们通常认为，植物最容易受到有害真菌或细菌的攻击却毫无反应。但我们已经发现植物其实有多种求救的方式。”拜耶斯利用一种名为“丁香假单胞菌”的病原菌去感染拟南芥的叶片，很快拟南芥就开始出现病情。但是在其根部被灌输了一种名为“枯草芽孢杆菌”的有益细菌后，生病的拟南芥能够很快地康复。农民也可以向土壤中施加带有“枯草芽孢杆菌”的肥料以增强植物的免疫力，“枯草芽孢杆菌”会在植物根部周围形成一层抗菌保护膜。
 
利用分子生物手段，科学们检测了这种从叶片传送到根部 “呼救”信号。生长于含有“枯草芽孢杆菌”土壤中的根部，会对信号做出反应，并分泌出一种富含碳元素的化学物质——“苹果酸”。拜耶斯解释说，所有植物都可以合成苹果酸，但是只能是在特殊的情况下或为了某种特殊目的。在实验中，植物会主动分泌出苹果酸来吸引“枯草芽孢杆菌”。根部和叶片的放大图像显示，植物的自我防卫反应正是由这种有益菌提供的。科学家们目前还没搞清楚这种从叶部传送到根部的求救信号到底是什么，这一问题仍需进一步的实验和研究。
 
美国科学家的研究还发现，谷类植物在受到一些害虫侵扰时，如一种被称为埃及棉叶寄生的毛虫，就会散发出一种鸡尾酒般的气味。寄生黄蜂就依靠这种气味来寻找这些毛虫，并将卵产在那里，这样黄蜂的幼虫就会以毛虫为食。不久以后，毛虫就会全部死亡，谷类植物因此免于虫害之灾。以玉米为例，它只有一种基因TPS10来吸引寄生黄蜂，这种基因中携带有萜类合成酶的信息，这种酶能生成萜烯化合物的气味，植物就是通过散发这种气味来吸引寄生黄蜂的。由于这种机制是基于单个基因，因此对培育更有效对抗病虫害的谷类植物作用很大。
 
研究人员对玉米遭受虫害时散发的气味进行了破解，以确定这种气味酶的种类。通过对萜类合成酶不同基因的隔离研究，研究人员发现这种九类气味混合物的是由基因TPS10生成的。此后，科学家又把基因TPS10植入了另一种植物阿拉伯芥。为了测试其散发的气味能否吸引黄蜂，研究人员把能够散发气味的阿拉伯芥和未经改造的阿拉伯芥同时放置在一个嗅觉计中。当寄生黄蜂被放入嗅觉计中后，它们就飞向了散发气味的阿拉伯芥。从目前的研究结果来看，至少有15种植物在遭受病虫害时能够散发出一定的气味来吸引害虫的天敌。科学家将这种机制称为“间接防御”。先前的研究还发现，这种植物的间接防御功能不仅在地面上有，在地下也同样存在。