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壁花如何演变成互补的植物防御对

壁花及其亲属用来抵御捕食者的一对化学物质已经进化为相互补充,其中一种针对普通食草动物,另一种针对特种食草动物,这些食草动物对全能防御产生了抵抗力。

植物正在与食用它们的生物进行持续的军备竞赛。他们发展防御能力以阻止植物食者,而草食动物则发展反防御能力。这项新的研究今天发表在《eLife》杂志上,揭示了壁花属菊苣(Erysimum)的进化化学军备竞赛的细节,该植物是芥菜类十字花科的一种开花植物。

所有十字花科植物的第一道防线是称为芥子油苷的化学物质,当掠食性生物在植物上蚕食时会被激活。最近,壁花通过生产称为心得力的化学物质来阻止植物食欲的生物发展出第二道防线。

研究主要作者托比亚斯·祖斯特(TobiasZüst)博士说:“研究这两种防御方式在这个大类中的进化方式可以帮助科学家了解植物在尝试防御多种敌人时所面临的权衡取舍。” ,瑞士伯尔尼大学。

为此,祖斯特和他的团队对蠕虫种子壁花(一种短寿命的野芥菜)的基因组进行了测序。接下来,他们为该植物和47种其他壁花物种创建了详细的家谱,并比较了这些物种中芥子油苷和芥子油苷的多样性和丰度。他们发现,这两种防御力彼此独立变化,并且在地理上同时存在的密切相关的物种具有相似的烯醇内酯特性,但没有芥子油苷特性。这可能是作用在每个防御上的单独选择压力的结果。

祖斯特说:“尽管大多数物种共同表达了两种不同类型的潜在化学防御物,但仍没有证据表明芥子油苷和芥子油苷之间存在取舍。”“相反,这两种类型的化学物质似乎是相辅相成的,不会起到多余的作用。”

祖斯特补充说,心内酯类化合物的出现与壁花种类的数量激增相对应,这表明第二种互补防御可能使这些植物成功并向新的生境多样化。

高级作者Georg Jander总结说:“将需要对虫种子壁花基因组进行进一步分析,以帮助科学家鉴定该物种中的芥子油苷和心果内酯生产基因,并帮助我们了解这些化学物质在十字花科防御中的作用。” ,美国伊萨卡州博伊斯汤普森研究所教授。

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