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 美國的科學(xué)家日前稱，他們最近在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，植物其實(shí)比我們想像的要聰明得多，當(dāng)它們受到外部傷害時(shí)，能夠向根部發(fā)出化學(xué)信號(hào)以尋求幫助。
    這項(xiàng)關(guān)于植物生理和神經(jīng)系統(tǒng)的研究是由美國國家科學(xué)基金提供資金支持，美國特拉華大學(xué)具體負(fù)責(zé)實(shí)施。近日，特拉華大學(xué)科學(xué)家們宣布了最新的研究成果，《植物生理學(xué)》也將在11月份出版的雜志上刊出詳細(xì)的研究進(jìn)展。科學(xué)家們宣稱他們在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物受到致病細(xì)菌的攻擊時(shí)，葉子會(huì)向根部發(fā)出求救信號(hào)。根部接收到求救信號(hào)后也會(huì)立即作出反應(yīng)，分泌出一種攜帶有益菌類的酸性物質(zhì)解圍。在年初已有研究表明，寄生植物可以感受到寄主的信息交流系統(tǒng)。新的發(fā)現(xiàn)是在年初研究成果基礎(chǔ)上的重要進(jìn)展。
    美國特拉華大學(xué)植物與土壤科學(xué)教授哈什·拜耶斯介紹說：“植物比我們想象的要聰明得多。人們通常認(rèn)為，植物最容易受到有害真菌或細(xì)菌的攻擊卻毫無反應(yīng)。但我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)植物其實(shí)有多種求救的方式。”拜耶斯利用一種名為 “丁香假單胞菌”的病原菌去感染擬南芥的葉片，很快擬南芥就開始出現(xiàn)病情。但是在其根部被灌輸了一種名為“枯草芽孢桿菌”的有益細(xì)菌后，生病的擬南芥能夠很快地康復(fù)。農(nóng)民也可以向土壤中施加帶有“枯草芽孢桿菌”的肥料以增強(qiáng)植物的免疫力，“枯草芽孢桿菌”會(huì)在植物根部周圍形成一層抗菌保護(hù)膜。
    利用分子生物手段，科學(xué)們檢測了這種從葉片傳送到根部 “呼救”信號(hào)。生長于含有“枯草芽孢桿菌”土壤中的根部，會(huì)對(duì)信號(hào)做出反應(yīng)，并分泌出一種富含碳元素的化學(xué)物質(zhì)——“蘋果酸”。拜耶斯解釋說，所有植物都可以合成蘋果酸，但是只能是在特殊的情況下或?yàn)榱四撤N特殊目的。在實(shí)驗(yàn)中，植物會(huì)主動(dòng)分泌出蘋果酸來吸引“枯草芽孢桿菌”。根部和葉片的放大圖像顯示，植物的自我防衛(wèi)反應(yīng)正是由這種有益菌提供的。科學(xué)家們目前還沒搞清楚這種從葉部傳送到根部的求救信號(hào)到底是什么，這一問題仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究。
    美國科學(xué)家的研究還發(fā)現(xiàn)，谷類植物在受到一些害蟲侵?jǐn)_時(shí)，如一種被稱為埃及棉葉寄生的毛蟲，就會(huì)散發(fā)出一種雞尾酒般的氣味。寄生黃蜂就依靠這種氣味來尋找這些毛蟲，并將卵產(chǎn)在那里，這樣黃蜂的幼蟲就會(huì)以毛蟲為食。不久以后，毛蟲就會(huì)全部死亡，谷類植物因此免于蟲害之災(zāi)。以玉米為例，它只有一種基因TPS10來吸引寄生黃蜂，這種基因中攜帶有萜類合成酶的信息，這種酶能生成萜烯化合物的氣味，植物就是通過散發(fā)這種氣味來吸引寄生黃蜂的。由于這種機(jī)制是基于單個(gè)基因，因此對(duì)培育更有效對(duì)抗病蟲害的谷類植物作用很大。
    研究人員對(duì)玉米遭受蟲害時(shí)散發(fā)的氣味進(jìn)行了破解，以確定這種氣味酶的種類。通過對(duì)萜類合成酶不同基因的隔離研究，研究人員發(fā)現(xiàn)這種九類氣味混合物的是由基因TPS10生成的。此后，科學(xué)家又把基因TPS10植入了另一種植物阿拉伯芥。為了測試其散發(fā)的氣味能否吸引黃蜂，研究人員把能夠散發(fā)氣味的阿拉伯芥和未經(jīng)改造的阿拉伯芥同時(shí)放置在一個(gè)嗅覺計(jì)中。當(dāng)寄生黃蜂被放入嗅覺計(jì)中后，它們就飛向了散發(fā)氣味的阿拉伯芥。從目前的研究結(jié)果來看，至少有15種植物在遭受病蟲害時(shí)能夠散發(fā)出一定的氣味來吸引害蟲的天敵。科學(xué)家將這種機(jī)制稱為 “間接防御”。先前的研究還發(fā)現(xiàn)，這種植物的間接防御功能不僅在地面上有，在地下也同樣存在。 (劉妍)