論壇：研究稱植物受傷后會向根部發求救信號

2008年10月21日13:32  來源：人民網科技論壇

北京時間10月21日消息，據國外媒體報道，美國的科學家日前稱，他們最近在一項研究中發現，植物其實比我們想像的要聰明得多，當它們受到外部傷害時，能夠向根部發出化學信號以尋求幫助。

　　這項關於植物生理和神經系統的研究是由美國國家科學基金提供資金支持，美國特拉華大學具體負責實施。近日，特拉華大學科學家們宣布了最新的研究成果，《植物生理學》也將在11月份出版的雜志上刊出詳細的研究進展。科學家們宣稱他們在研究中發現，當植物受到致病細菌的攻擊時，葉子會向根部發現求救信號。根部接收到求救信號后也會立即作出反應，分泌出一種攜帶有益菌類的酸性物質解圍。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。新的發現是在年初研究成果基礎上的重要進展。

　　美國特拉華大學植物與土壤科學教授哈什-拜耶斯介紹說，“植物比我們想象的要聰明得多。人們通常認為，植物最容易受到有害真菌或細菌的攻擊卻毫無反應。但我們已經發現植物其實有多種求救的方式。”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病情。但是在其根部被灌輸了一種名為“枯草芽孢杆菌”的有益細菌后，生病的擬南芥能夠很快地康復。農民也可以向土壤中施加帶有“枯草芽孢杆菌”的肥料以增強植物的免疫力，“枯草芽孢杆菌”會在植物根部周圍形成一層抗菌保護膜。

　　利用分子生物手段，科學們檢測了這種從葉片傳送到根部 “呼救”信號。生長於含有“枯草芽孢杆菌”土壤中的根部，會對信號做出反應，並分泌出一種富含碳元素的化學物質--“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為了某種特殊目的。在實驗中，植物會主動分泌出蘋果酸來吸引“枯草芽孢杆菌”。根部和葉片的放大圖像顯示，植物的自我防衛反應正是由這種有益菌提供的。科學家們目前還沒搞清楚這種從葉部傳送到根部的求救信號到底是什麼，這一問題仍需進一步的實驗和研究。

　　美國科學家的研究還發現，穀類植物在受到一些害虫侵擾時，如一種被稱為埃及棉葉寄生的毛虫，就會散發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虫，並將卵產在那裡，這樣黃蜂的幼虫就會以毛虫為食。不久以後，毛虫就會全部死亡，穀類植物因此免於虫害之災。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，植物就是通過散發這種氣味來吸引寄生黃蜂的。由於這種機制是基於單個基因，因此對培育更有效對抗病虫害的谷類植物作用很大。

　　研究人員對玉米遭受虫害時散發的氣味進行了破解，以確定這種氣味酶的種類。通過對萜類合成酶不同基因的隔離研究，研究人員發現這種九類氣味混合物的是由基因TPS10生成的。此后，科學家又把基因TPS10植入了另一種植物阿拉伯芥。為了測試其散發的氣味能否吸引黃蜂，研究人員把能夠散發氣味的阿拉伯芥和未經改造的阿拉伯芥同時放置在一個嗅覺計中。當寄生黃蜂被放入嗅覺計中后，它們就飛向了散發氣味的阿拉伯芥。從目前的研究結果來看，至少有15種植物在遭受病虫害時能夠散發出一定的氣味來吸引害虫的天敵。

科學家將這種機制稱為“間接防御”。先前的研究還發現，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)