植物世界里“看不见的战线”

【字体: 时间:2004年12月28日 来源:中国商报

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  树木不仅非常“健谈”,而且它们也深知该如何保护自己、对付各种害虫的进攻。科学家们发现,大部分植物会通过气体分子相互交流,它们会通过改变自己气味的方式来驱赶“进攻者”,并同时给自己身边的植物发送“SOS”求救信号。

  树木并不是被动的、没有任何活动能力的生物。所有植物都可以和其同伴“交流”,它们也懂得如何在既定的环境中保护自己。

  关于这一点,专家们早已得出了一些确切的结论,深入的研究也正在进行之中。然而,就大多数人来说,植物的“动态反应”依旧是个陌生话题。

  可以肯定的是,所有植物都有与生俱来的记忆。这就意味着,如果曾有一种害虫对它们的生存构成过威胁,那么,下次它们就会“认出”这种虫子,并且以释放少量电荷的形式表现出来。

  研究者将一个电表(电流测量仪)和某种植物连接起来观察发现,出现的虫子种类不同,植物所发出的电流强度也会不同。

  丢车保帅还是通风报信

  植物有很强的环境适应能力,从针叶树———松树、柏树、杉树那里,我们可以看到一个比较明显的现象:如果我们把这些树种在不适宜它们生长的土壤里,树叶的颜色就会很快发生改变,整个树身会干枯、腐烂在土壤里,从而增加土地的酸性。这样,那里就会被逐渐改造得适合“居住”。

  除此之外,植物之间也有自己的“沟通”方式,比如说,很多植物可以通过一些挥发性气体来向其他植物散播求救信息。美国华盛顿州立大学的研究者们发现,在植物发送的求救信号里,包含着一种挥发性化合物———茉莉酮酸甲酯。他们观察到,面对昆虫、菌类等病原体的进攻,植物会变得非常“紧张”,同时会散发出这种化学信号。意大利那布勒斯大学农业系从事基因工程与植物纤维研究的专家埃德加多·菲利波尔提出:“如果受昆虫之害而遭殃的细胞群接收到危险信号,它可以决定是‘报警’还是‘自杀’。后者的目的是牺牲小我以使整棵植物保全性命,因为如果被攻击的细胞群死去,就不会使其他部分受到感染。”而如果遭受攻击的植物发出报警信号,接收到这种信号的其他植物就开始产生一种病原菌相关蛋白。“采取行动”的植物散发出的最明显的气体是乙烯,它能促进丹宁的产生,这是一种能与蛋白质结合成不溶性复合物的植物聚酚类物质,它的作用是使植物变得“难以下咽”。不利的一面则是,乙烯的产生会使花朵很快枯萎。如果世界上所有的植物都能够通过气体分子来交流信息,那么,发射信号最强的当属樱桃树、李树和矮牵牛了。

  防御方式各有千秋

  研究人员可以肯定,高茎植物或是枝干发达的树木也能很好地交流。日本东京大学长期以来一直在进行一项研究,来观察这些植物是直接通过根系交流的,还是通过在土壤中散发某种化学物质进行交流的。一旦受到外部攻击,这些植物会有什么反应呢?它们的“防御技术”各有千秋。比如说,一株玫瑰或者杜鹃,它们在面临攻击的时候,会采用生化手段应付,改变被害虫所食用的汁液的化学成分。通过这种方式,害虫的注意力就会发生转移。蚜虫(最常见的植物害虫)喜欢甘甜的汁液,如果“受害者”能使自己的汁液变得带有苦味,蚜虫很快就会另觅新的攻击目标。

  意大利帕尔玛大学食品技术与科学系研究员乔治·多梅尼可尼说:“植物还有其他的防卫方式,比如很多植物都能散发出某种化学物质,以驱赶一些食用植物纤维的昆虫。这样,植物就不再是被动地等到受攻击了才反抗,而是更有效地保护自己。另外,这种化学物质还是一种求救信号,它能吸引食草昆虫的天敌———食肉昆虫的到来,这对植物来说无疑是重要的‘救兵’。通过这种方式,动物群和植物群在一个共同的环境里共存,并且相互补偿、相互依存,保持生态平衡。”

  植物的“自我防御系统”不仅可以驱赶害虫,甚至也可以招引其他昆虫来“庇佑”自己。食肉昆虫对食草昆虫不仅有制约,植物与昆虫之间还有很多互惠互利之处。自然界确实存在着这样的特例,即植物和某种特定的昆虫能达到一种完美和谐的共存关系。比如说洋槐树,它们可以长成高大的乔木,也可以在一定条件下以灌木姿态生存,多生活在土地贫瘠的地方。因为周身长着很大的刺,这使它能免受食草哺乳动物的进攻,但是这些刺不能避免昆虫的袭击。于是,洋槐树和一种名为Pseud om y rm ex Fe rru g in ea的特殊蚂蚁建立了密切关系。这种蚂蚁不会被驱赶和伤害,相反,还会受到树木的滋养和保护,因为它会帮助洋槐树驱赶别的害虫。

  所有这些都是科学家研究的对象,他们通过观察植物自我保护的方式,把有用的发现运用于农业生产中。

  食草昆虫和菌类在农业耕种中一直是一个很麻烦的问题,人们一般都采用“毒杀”的方式来处理。现在,研究者们已经开始努力研究,试图运用一些更自然的手段来处理,例如干涉植物遗传基因工程的方式开始被启用。

  科学家把抗昆虫的基因植入到植物的DNA中,通过这种方式使植物对食草昆虫产生“免疫力”。总之,科学家正在寻找一种能够代替喷药来保护植物的方法。

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  让昆虫“保卫”蔬菜

  在保护植物方面,新的发展方向就是要开展“生物战”,即通过对自然的“自我防御”方式的深入了解,用可利用的知识来保护环境、维持生态平衡。

  其中,主要的手段之一是通过生物工程来“优化”植物的“防御系统”;也可以利用另一种方法———通过改变那些害虫的习性来进行。意大利波罗尼亚大学昆虫学研究员乔治·切利说:“用喷药的方式保护植物免受害虫之苦的方式正在被取代,这场‘生物战’的主要内容就是通过保持害虫和益虫之间的生态平衡,来实现对植物的保护,通过益虫来抑制有害食草虫的繁殖。基于这个目的,意大利出现了一些机构,他们通过养殖益虫来保护植物。”

  在意大利,在这方面最早开展工作的生物行星公司,十几年来一直在学习如何更好地使用益虫来制服那些破坏植物的最常见害虫。

  该机构的工作人员朱塞佩·曼扎罗利说:“我们现在也在着力研究自然授粉问题,比如说针对西红柿和草莓,我们用一种叫熊蜂的大蜜蜂进行授粉。另外一个关于‘生物战’的例子是性激素,也就是雌性在繁殖季节散发出来的一种求偶激素。这种激素分子可以在实验室里合成。如果在空气中喷洒这种物质,就能使雄性昆虫晕头转向,让它们找不到雌性,这样就阻碍了它们的繁殖。”
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