昆明植物所在植物化学防御的生态功能和分子机理方面取得新进展
中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队的动植物受威胁生态关系专题组在开展野外工作时，发现贯叶马兜铃（Aristolochia delavayi）这一金沙江干热河谷特有受威胁植物的特殊防御特征。研究团队观察到，受干扰的贯叶马兜铃叶片释放出一种类似于臭虫防御物质的气味，吸引了大量盗食寄生的叶蝇（Milichiella arcuata）。盗食寄生蝇是一类以偷窃其他慢食性节肢动物的猎物为生的蝇类。这项研究中，叶蝇将臭虫受到威胁时释放的防御性气味作为取食信号。鉴于金沙江干热河谷草本植物可能面临来自大型草食动物的较大取食压力，而臭虫具备较好的防御能力，研究团队推测贯叶马兜铃可能通过模拟臭虫的防御性气味来实现自我保护。为验证这一假设，研究团队与云南大学、东北林业大学和英国杜伦大学合作开展了一系列野外实验、化学分析、行为实验和电生理实验。研究结果表明，贯叶马兜铃叶片释放的气味在化学组成和生态功能上与臭虫普遍产生的防御性挥发物相似。此外，这些(E)-2-烯醛类化合物能够激活多种草食动物的TRPA1受体，从而有效地抵御草食动物的取食行为。
近日，该研究成果以Aristolochia mimics stink bugs to repel vertebrate herbivores via TRPA1 activation为题，在New Phytologist在线发表。该研究为植物通过拟态昆虫信号防御草食动物的动植物多重互作生态过程提供了新的研究视角，扩展了植物气味拟态研究领域的内涵和外延。云南大学与中国科学院昆明植物研究所联合培养的博士研究生于玉龙、昆明植物所葛佳博士、东北林业大学博士研究生董文琪为论文的共同第一作者，昆明植物所陈高研究员和云南大学耿宇鹏教授为论文共同通讯作者，东北林业大学杨仕隆教授和英国杜伦大学Chomicki Guillaume教授也参与了该研究。研究得到了国家自然科学基金NSFC-云南省联合基金重点项目（U1602264）、云南省科技厅科技计划基础研究专项-重点项目（202301AS070001）和云南省“兴滇英才支持计划”（YNWR- QNBJ-2018-017）的支持。
图1 贯叶马兜铃受干扰叶、叶气味及臭虫对叶蝇的吸引相似性比较
图2 牛、羊对不同喂食材料的选择偏好比较
图3 叶片主要挥发性成分对四种脊椎动物TRPA1受体的诱导激活情况