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中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所極小種群野生植物綜合保護(hù)團(tuán)隊(duì)的動(dòng)植物受威脅生態(tài)關(guān)系專題組在開(kāi)展野外工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)貫葉馬兜鈴(Aristolochia delavayi)這一金沙江干熱河谷特有受威脅植物的特殊防御特征。研究團(tuán)隊(duì)觀察到，受干擾的貫葉馬兜鈴葉片釋放出一種類似于臭蟲(chóng)防御物質(zhì)的氣味，吸引了大量盜食寄生的葉蠅(Milichiella arcuata)。盜食寄生蠅是一類以偷竊其他慢食性節(jié)肢動(dòng)物的獵物為生的蠅類。這項(xiàng)研究中，葉蠅將臭蟲(chóng)受到威脅時(shí)釋放的防御性氣味作為取食信號(hào)。鑒于金沙江干熱河谷草本植物可能面臨來(lái)自大型草食動(dòng)物的較大取食壓力，而臭蟲(chóng)具備較好的防御能力，研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)貫葉馬兜鈴可能通過(guò)模擬臭蟲(chóng)的防御性氣味來(lái)實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。為驗(yàn)證這一假設(shè)，研究團(tuán)隊(duì)與云南大學(xué)、東北林業(yè)大學(xué)和英國(guó)杜倫大學(xué)合作開(kāi)展了一系列野外實(shí)驗(yàn)、化學(xué)分析、行為實(shí)驗(yàn)和電生理實(shí)驗(yàn)。研究結(jié)果表明，貫葉馬兜鈴葉片釋放的氣味在化學(xué)組成和生態(tài)功能上與臭蟲(chóng)普遍產(chǎn)生的防御性揮發(fā)物相似。此外，這些(E)-2-烯醛類化合物能夠激活多種草食動(dòng)物的TRPA1受體，從而有效地抵御草食動(dòng)物的取食行為。

近日，該研究成果以 Aristolochiamimics stink bugs to repel vertebrate herbivores via TRPA1 activation 為題，在New Phytologist在線發(fā)表(原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.19407)。該研究為植物通過(guò)擬態(tài)昆蟲(chóng)信號(hào)防御草食動(dòng)物的動(dòng)植物多重互作生態(tài)過(guò)程提供了新的研究視角，擴(kuò)展了植物氣味擬態(tài)研究領(lǐng)域的內(nèi)涵和外延。云南大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生于玉龍、昆明植物研究所葛佳博士、東北林業(yè)大學(xué)博士研究生董文琪為論文的共同第一作者，昆明植物研究所陳高研究員和云南大學(xué)耿宇鵬教授為論文共同通訊作者，東北林業(yè)大學(xué)楊仕隆教授和英國(guó)杜倫大學(xué)Chomicki Guillaume教授也參與了該研究。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金NSFC-云南省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目(U1602264)、云南省科技廳科技計(jì)劃基礎(chǔ)研究專項(xiàng)-重點(diǎn)項(xiàng)目(202301AS070001)和云南省“興滇英才支持計(jì)劃”(YNWR- QNBJ-2018-017)的支持。

圖1 貫葉馬兜鈴受干擾葉、葉氣味及臭蟲(chóng)對(duì)葉蠅的吸引相似性比較

圖2 牛、羊?qū)Σ煌故巢牧系倪x擇偏好比較

圖3 葉片主要揮發(fā)性成分對(duì)四種脊椎動(dòng)物TRPA1受體的誘導(dǎo)激活情況