甘薯植物没有刺或毒药来防御自己。一项新的研究发现,但有些方法已经发展出一种巧妙的方法,可以让饥饿的食草动物知道它们并非自助餐。当一片叶子受伤时,它会产生一种化学物质,该化学物质会提醒植物的其余部分及其附近植物,使它们无法食用虫子。甘薯育种者有可能对植物进行改造,使其生产出一种全天然的害虫防御剂。
由德国耶拿市马克斯·普朗克化学生态研究所的AxelMithöfer领导的植物生态学家在注意到台湾种植的两种植物有趣的发现后,开始研究甘薯(Ipomoea batatas)的防御作用:黄皮,黄肉的Tainong 57通常耐草食动物,但其较暗的橙色表妹Tainong 66却受到害虫的困扰。
为了找出原因,该小组向饥饿的非洲棉叶虫毛虫提供了泰农57和66植物。当毛毛虫在它们的叶子上吃零食时,两种植物都释放出至少40种空气传播的化合物。但是该团队在本月的《科学报告》中详细介绍了Tainong 57生产的一种叫做DMNT的化学物质,该物质具有非常明显的气味。(“味道不好,”米思弗说,“你不想要它作为香水。”)
DMNT不是新化合物。研究人员已经从玉米和卷心菜等其他植物中分离出了这种有臭味的化学物质,已知这种化学物质会诱导某些物种的防御反应。
为了确定这是否发生在地瓜中,科学家进行了两个实验。首先,他们将两棵植物紧挨着,并用镊子将一颗植物弄伤,从而生产出DMNT。然后,他们将健康的Tainong 57植物暴露于他们合成的DMNT中。在这两种情况下,DMNT都会使裸露的植物在其叶片中产生更多的蛋白质,称为孢粉蛋白。(泰农66的反应不一样。)当毛毛虫在零食中吃零食时,“它们的消化被抑制了,因为感觉不适,它们立即停止进食,”米索夫说。
Sporamin是地瓜块茎中的主要蛋白质,并且是不可消化的原料,这就是为什么必须烹制地瓜让人类享用的原因。“如果毛毛虫可以煮,就可以吃,”米索夫说。他说,从理论上讲,甘薯育种者可以利用基因工程来使不同品种的甘薯产生与泰农57一样多的DMNT,并表现出相同的防御反应。
植物生态学家马丁·海尔(Martin Heil)提醒说,这项研究还没有准备就绪。DMNT可能在实验室中起作用,但是在现场,空气中的化学物质可以“在几秒钟内吹走”,在墨西哥伊拉普阿托国家理工学院研究植物与昆虫相互作用的Heil说。