當(dāng)我們?cè)谝巴獗晃米佣Ｒr(shí)，往往先揮手驅(qū)趕(低成本)，實(shí)在無法忍受才會(huì)使用驅(qū)蚊液(高成本)。這種“精打細(xì)算”的低成本優(yōu)先防御策略，如今被發(fā)現(xiàn)同樣存在于植物界!中國科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)研究組的最新研究證實(shí)：面臨蟲害威脅時(shí)，植物像精明的理財(cái)高手，優(yōu)先啟動(dòng)低成本防御，僅在危險(xiǎn)升級(jí)時(shí)才動(dòng)用“昂貴武器”。

研究團(tuán)隊(duì)以在中國廣泛分布的一年生草本植物——豚草(Ambrosia artemisiifolia)為研究對(duì)象，結(jié)合來自鱗翅目、鞘翅目、直翅目的12種植食性昆蟲(圖1)，針對(duì)豚草的多種機(jī)械和化學(xué)防御性狀開展了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

圖1: 豚草及取食它的代表性昆蟲 (萬金龍拍攝)。

研究發(fā)現(xiàn)：

成本核算：豚草的物理防御(如毛狀體)以及大分子量防御化合物(如木質(zhì)素)比小分子化合物(如綠原酸)具有更高的生產(chǎn)成本(圖2)。

圖2:不同防御性狀的生產(chǎn)成本(以植物生物量為成本指標(biāo))。

精妙策略：遭受昆蟲攻擊后，豚草中低成本的防御性狀總是會(huì)被優(yōu)先誘導(dǎo)合成，而高成本的防御性狀只有在蟲害持續(xù)加劇、葉片受損面積達(dá)到一定閾值時(shí)才會(huì)被激活(圖3)。這種依賴于成本的順序型誘導(dǎo)在12種不同昆蟲的攻擊中都表現(xiàn)一致。

圖3:豚草被不同類群的昆蟲取食后，防御性狀的誘導(dǎo)順序。

研究不僅揭示了植物防御的精細(xì)化調(diào)控機(jī)制，還表明這種“低成本優(yōu)先”的防御策略可能是跨越植物和動(dòng)物界的普遍防御規(guī)律，為理解自然界中物種如何平衡防御成本與生存收益提供了新視角。研究成果以“Plants respond to herbivory through sequential induction of cheaper defenses before more costly ones”為題發(fā)表于國際生物學(xué)主流期刊PLOS Biology，并獲期刊特別邀請(qǐng)，刊登國際同行的專文Primer點(diǎn)評(píng)。武漢植物園副研究員萬金龍為論文的第一作者，黃偉研究員為論文的通訊作者，美國萊斯大學(xué)Evan Siemann教授和瑞士伯爾尼大學(xué)Matthias Erb教授參與了研究。本研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和國家自然科學(xué)基金的資助。