掠食性草lace不在乎它们的猎物是否能使植物防御系统解毒

植物的化学防御不仅影响草食动物的生长和发育，而且间接地影响食物链中的下一个消费者。一项新的研究表明，食草动物及其捕食者已经发展出有效的策略来应对有毒植物的次生代谢产物。小菜蛾的毛虫使用一种特殊的肠道酶，使宿主植物的有毒物质无害。如果没有这种酶的活性，则会损害其生长，存活和繁殖。然而，掠食性幼虫以中毒的毛虫为食，而没有严重的负面后果，因为它们具有自身的排毒机制。研究结果发表在eLife杂志上。

为了成功地以植物为食，食草动物需要克服植物产生的化学物质来保护自己。这些防御性化合物中的一类是芥子油苷，它是由各种十字花科蔬菜(包括卷心菜，西兰花和辣根)以及模型植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)生产的。芥子油苷很容易转化为有毒的异硫氰酸酯。一些食草动物采用机制来防止异硫氰酸盐的形成。其中包括小菜蛾小菜蛾(Plutella xylostella)，这是一种主要针对白菜和相关植物物种的主要农业害虫。反复的大规模暴发使这种草食动物成为全世界蔬菜的重要经济害虫。

来自德国耶拿马克斯·普朗克化学生态研究所生物化学系和印度浦那的印度科学教育与研究学院的一组科学家希望找出芥子油苷的酶促转化是否确实是排毒机制对于害虫的生长，存活和繁殖至关重要。此外，小菜蛾的毛虫是食物链的一部分，因为它们被其他昆虫(如lace幼虫)消耗。ce幼虫是贪食的食肉动物，以许多不同类型的昆虫为食。因此，它们还被用作有害生物防治中的有益生物。因此，科学家们想知道草食动物中的芥子油苷如何影响它们的捕食者。

Sun Ruo和Daniel GiddingsVassão在拟南芥植物中寻找害虫，即小菜蛾的毛虫。图片来源：Anna Schroll

首先，研究人员表明，以十字花科植物为食的小菜蛾幼虫会产生更多的特定排毒酶。然而，不再能够产生这种酶的幼虫在以叶片中产生芥子油苷的植物为食时，其发育受到明显损害：它们的生长下降，存活率较低，后代较少。化学分析表明，这些毛虫含有大量有毒的异硫氰酸盐。

对于科学家而言，这一发现证明了酶解毒对于小菜蛾的生存至关重要。但是，生物化学系负责人丹尼尔·吉丁斯·瓦桑(Daniel GiddingsVassão)与浦那合作研究所的萨加尔·潘迪特(Sagar Pandit)共同领导了这项研究，他还指出，这种酶的形成对昆虫来说是昂贵的：提高虫毛的性能，这是有成本的。昆虫在没有硫代葡萄糖苷的植物上的表现要好得多。植物防御的生态系统非常复杂。即使草食动物已经开发出聪明的化学反应来解毒植物防御化合物，只要解毒能消耗昆虫资源，植物就可以继续产生化学防御作用。”

科学家不仅想知道小菜蛾的毛虫如何处理植物防御，而且还想知道植物防御化合物是否影响食物链的下一个层次，即以这些毛虫为食的捕食性昆虫。“若要阻止小菜蛾毛虫中芥子油苷的化学转化，将对掠食性草lace产生不利影响。但是，令我们惊讶的是，我们发现，以这种毛虫为食时，草wing几乎没有受到负面影响。”该研究的第一作者。

lace虫幼虫是以可以使硫代葡萄糖苷解毒的毛虫为食，还是以含有剧毒异硫氰酸盐的毛虫为食，几乎没有什么区别：当完全以有毒毛虫为食时，ce虫幼虫的生长会稍微慢一些。但是，这不会影响它们的适应性，也不会改变它们的猎物选择。进一步的研究表明，草lace幼虫也能使异硫氰酸盐无害，尽管它们采用的排毒机理与小菜蛾的幼虫不同。

生物化学系主任乔纳森·格森松(Jonathan Gershenzon)说，研究结果还显示出与这种具有经济意义的有害生物作斗争的可能策略：“我们的研究表明，小菜蛾在含芥子油苷的情况下能够存活并成功发育。植物取决于其化学代谢这些防御能力的能力，同时，普通的绿色草wing(小菜蛾的通体捕食者)也会代谢芥子油苷，但代谢方式不同，因此，未来控制小菜蛾的努力可能会采用综合的害虫控制策略。：与菱干扰蛾排毒，同时部署食草动物，例如草lace，即使草食动物缺乏排毒系统也不会受到影响。”

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。