攻击顺序影响防御机制

　　

   

   

豌豆蚜虫。图片来源:鲍勃·休伯纳，华盛顿州立大学

不同昆虫的进食时间会影响植物的防御和营养质量——一项新的研究揭示了这一复杂性，并对害虫管理策略产生了启示。

长期以来，一种带病毒的刺穿吸吮蚜虫一直让豌豆种植者感到担忧，但一种看起来更无害的象鼻虫，只从叶子上咬一小口，也对植物健康发挥了重要作用。而象鼻虫是在蚜虫之前还是之后进食的问题，竟然可以增加或降低植物抵御病毒的能力。

虽然许多研究都集中在单一害虫的影响上，但这项发表在8月4日《分子生态学》(Molecular Ecology)在线杂志上的研究，是为数不多的研究几种拮抗剂相互作用的研究之一，在这种情况下，是两种害虫和一种病毒。

“野外的植物有机会接触到许多不同类型的生物胁迫元素，我们称之为拮抗剂，”华盛顿州立大学博士后研究员、该研究的主要作者Saumik Basu说。“根据这些拮抗剂如何进入植物，可以改变植物的反应，并最终导致它们的整体生产力的变化。”

通过一系列温室实验，Basu和来自华盛顿州立大学和康奈尔大学Crowder实验室的同事们试图了解东华盛顿帕鲁斯地区的豌豆种植区发生了什么。在田间，植物面临豌豆叶象鼻虫(Sitona lineatus)和豌豆蚜虫(Acrythosiphon pisum)交替侵袭，以及豌豆蚜虫也携带的一种病原体，豌豆花叶病毒(pea enation mosaic virus，简称PEMV)。

研究人员进行了一些实验，首先是象鼻虫以植物为食，然后是蚜虫，然后是相反顺序的其他昆虫。他们还包括植物感染病毒的场景和没有感染病毒的场景，以及对照组。

在清除害虫后，研究人员让植物生长一周。然后，他们对植物样本进行了不同的分析，以评估植物的防御激素水平、相关的防御基因以及营养品质。

他们发现，当象鼻虫第一次享用豌豆时，它会增强豌豆的一些抗病原体防御反应，帮助它们对病毒感染变得更有弹性。

如果象鼻虫在蚜虫之后吃，通常会降低抗病原体防御反应，因此病毒更容易传播。

反过来，受病毒感染的植物有更强的抗草食反应，释放出干扰草食害虫的化合物。

使问题进一步复杂化的是，研究发现，当象鼻虫帮助诱导抗病原体反应时，它通过减少植物的可用氨基酸降低了植物的营养。

Basu说，这些复杂的相互作用对害虫管理具有重要意义。

他说:“如果我们事先知道这些相互作用发生的时间，这些信息将为农民提供最好的补救措施，以防止他们的田地受到攻击。这类信息对于设计可持续的害虫和病原体管理策略非常重要。”

这项研究是植物遇到的许多生物体之间相互作用的一系列调查的一部分。《Functional Ecology》的一项早期研究着眼于植物病毒与土壤中固氮细菌根瘤菌之间的拮抗作用。一项即将进行的研究着眼于象鼻虫和根瘤菌之间的相互作用。

Basu说，这些复杂的关系对理解植物的反应至关重要。

他说:“在自然环境中，一种植物会接触到不同类型的生物，不仅仅是一种或两种，而是很多。秩序和复杂性——有多少种，有哪些不同类型以及它们之间的相互作用——影响着核电站如何应对所有这些攻击者。”

Responses of pea plants to multiple antagonists are mediated by order of attack and phytohormone crosstalk

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