植物防御遵循铁娘子原则

磷酸钙是牙齿和骨骼的典型成分。最近已经证明，岩荨麻科的植物也在其“牙齿”中使用这种非常坚硬的矿物来抵御它们的动物敌人。波恩大学的植物学家现已证明磷酸钙在植物中比以前怀疑的更为普遍。甚至thal cress(拟南芥(Arabidopsis thaliana))也使用这种生物矿物结壳硬化的毛状体来抵御蚜虫等敌人。结果现已首先在网上发表在科学杂志“Planta”上。印刷版将于1月出版。

在农业中，不受欢迎的拟南芥(Arabidopsis thaliana)被简单地视为杂草。然而，在科学领域，植物几十年来一直是遗传学，分子生物学和生理学研究的模式生物。波恩大学植物生物多样性研究所的Maximilian Weigend博士说：“它肯定是所有研究中最好的植物”。“更令人惊讶的是，拟南芥毛状体尖端的磷酸钙现在才被发现。”Weigend教授团队在电子显微镜和拉曼光谱的帮助下，确定了硬齿状物质。

事实上，“牙齿”不仅限于动物，而且还存在于植物中，这一事实之前，波恩植物学家曾在Hans-JürgenEnsikat的帮助下在岩荨麻科(Losaceae)中证明了这一点。随后，科学家将他们的研究扩展到其他各种工厂订单。他们可以证明在几十种植物物种中存在磷酸钙生物矿化，例如，Rosales，Boraginales和Brassicales - thal cress属于后者。

看似柔软的头发是锋利的武器

“人们早就知道许多植物使用玻璃状二氧化硅或碳酸钙来加强它们的毛状体”，Weigend工作组的Adeel Mustafa报告说。“令人惊讶的是，非常坚硬的磷酸钙也被各种物种使用，直到最近才被完全忽视。”然而，thal cress缺乏壮观的刺或刺痛的荨麻刺 - 用它们来保护自己免于浏览像奶牛这样的哺乳动物。在拟南芥中，毛状体较小且相对较软 - 只有微小的尖端被特别坚硬的磷酸钙物质所包裹。“生物矿物显然存放在需要最大机械稳定性的地方”，Weigend解释道。

显微图像显示刺穿的蚜虫

Thal cress使用它的毛发来保护自己，主要是对抗蚜虫等小昆虫。显微图像显示矿化毛状体是如何代表不可逾越的障碍的。就像一个铁娘子，中世纪的折磨工具，特别硬化的头发刺穿了蚜虫。“我们正在处理微型防御武器，阻止许多类型的昆虫破坏这些植物”，Weigend说。

“在某种程度上，令人惊讶的是并非所有植物都在结构生物矿化中使用磷酸钙，”Mustafa总结道。钙和磷酸盐几乎普遍以其他化学化合物的形式存在于植物中，但作为生物矿物的用途并不普遍。二氧化硅和磷酸钙远远优于碳酸钙- 这是最常见的生物矿物质 - 因为它们具有更高的硬度。能够用钙硬化头发磷酸盐似乎具有遗传基础。Weigend概述了未来可能的搜索主题：“揭示这些防御武器生产的遗传基础将是下一个合乎逻辑的步骤。这将使我们能够利用这些自卫植物作为繁殖更多抗虫作物的模型。”

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