Science：防御还是生长——植物如何分配资源

　　

一项新的研究表明，一种植物在防御上投入的越多，它的生长潜力就越小。开放科学使研究成为可能，为植物适应和种间变异提供了新的见解。

病原体可以显著削弱宿主的适应性，有时甚至导致宿主死亡。然而，物种之间在疾病防御方面的投入存在相当大的差异。进化理论预测，分配成本调节着这种投资，但验证这一假设一直具有挑战性。

在《科学》杂志上发表的一项研究中，来自赫尔辛基大学的博士后研究员Michael Giolai和植物生物多样性教授Anna-Liisa Laine使用开放数据库识别了184种植物的植物防御基因和生长性状。他们发现不同种类的植物在防御基因的数量上有惊人的差异，从44个到2256个不等。例如芦笋，它只有72个抗性基因，而一个辣椒品种有多达1095个。Laine和Giolai还发现野生植物的防御投入与生长性状之间存在负相关关系：植物基因组中防御基因的比例越高，其生长潜力就越低。

“我们的研究表明，分配成本在生物多样性的产生和维持中发挥了重要作用。这些发现也揭示了限制防御进化的机制，”Michael Giolai解释道。

分配成本是指资源在不同生命功能之间分配的权衡。对于植物来说，这意味着如果植物使用许多资源（如能量和营养物质）来维持其防御，这可能会减损其他功能，如生长。换句话说，植物必须平衡其资源的使用，这可能导致一种情况，即强大的防御降低了生长潜力，反之亦然。

该研究还研究了培育出具有特定性状的栽培植物。在这些植物中，由于育种减少了作物基因组的自然变异，因此未观察到生长与防御之间的负相关。

Giolai和Laine的研究是开放科学潜力的一个很好的例子。对数百种植物的基因组进行测序并收集生长特征数据对于一个研究小组来说是不可能的。开放数据的增加使得新的研究类型能够帮助我们理解不同性状的物种间变异。

“如果我们想了解维持物种间特征变化的机制，像这样的多物种方法是必不可少的。越来越多的开放数据的可用性使得对这些问题的调查达到了全新的水平”。