生物科学门户网站
BIO1000.COM

冰淇淋豆亲属的化学创新解释了热带生物多样性

来自饥饿昆虫的持续压力迫使植物进行创新:生产新化学品以保护自己。根据3月14日在“科学”杂志上发表的巴拿马史密森热带研究所巴罗科罗拉多岛研究站的一项研究结果,这是热带多样性的最新和最佳解释。

热带雨林是地球上任何其他树种的栖息地。例如,厄瓜多尔的橄榄球田地大小的一块(1公顷)森林包含655种树种,超过美国和加拿大的总和。如此高度的多样性使科学家们困惑了200多年,因为对于这么多物种而言,他们必须拥有略微不同的利基 - 或者不同的谋生方式。如果它们太相似,最有效的物种将消灭其他物种。然而,由于所有植物都需要光,水和养分,很难想象可以有这么多独特的方式来分割这些资源。

这项新研究的作者提出,相反,正是食用植物的昆虫促进了这种高度多样性。在这场进化的军备竞赛中,饥饿的昆虫逃避植物化学防御,迫使植物通过不断提出新的防御化学品来保护它们的叶子。

史密森尼热带研究所研究员兼犹他大学教授菲利斯·科利说:“植物不能逃离敌人,因此他们制定了一套防止被吃掉的策略。”“最有效的方法之一是生产口感不好或有毒的化学品。我们发现,平均而言,我们研究中叶子重量的45%左右是保护性化学物质。”

在昆虫较少的季节,植物也会通过展开新叶来保护自己;他们将好斗的蚂蚁当作身体护卫或用毛或刺覆盖他们的叶子。每种植物物种最终都有一套独特的防御。这项由美国国家科学基金会支持的研究表明,当他们的邻居具有相似的防御并且被相同的昆虫吃掉时,树苗生长减少了。

具有与邻居不同的防御性状的树苗具有增长和生存优势。如果没有单一物种可以在森林中占主导地位,那么就会形成一个由许多不同物种组成的森林,这些物种的防御能力不同,因此在攻击它们的昆虫中也是如此。

该团队将他们的研究重点放在9个属于同一群体或属于Inga的树种上。因为Inga叶子含有这么多化学物质,土着人使用Inga物种治疗从头痛到关节炎的一切。种植可可和咖啡,Inga edulis树提供遮荫和木柴,它们长而坚硬的豆荚含有豆类,包裹着美味的,富含marshmellow的肉,这就是为什么它的俗名是冰淇淋豆或番石榴砍刀。

该团队还利用了世界上研究得最好的热带房地产,以了解为什么九种不同种类的Inga在一个地方生长。在Barro Colorado Island的Smithsonian's ForestGEO地块中,自1980年以来,每隔五年就会绘制,识别和测量所有树干比一个人的拇指(大于一厘米)更大的树木。除了注意到这九个方面的所有方法Inga物种为自己辩护,团队成员收集了600多只积极喂养植物的昆虫。

“我们发现吃Inga叶子的大多数昆虫都是毛虫,”犹他大学博士候选人,该研究的第一作者Dale Forrister说。“因为这个区域的毛虫没有识别钥匙,我们对在我们发现的树上饲养的600多种昆虫的线粒体基因细胞色素氧化酶的DNA进行了测序.DNA条形码告诉我们有55种不同的昆虫这9种Inga树种。“

“我们的研究结果表明,在树苗期,热带森林树木的一个重要瓶颈,来自食叶昆虫的压力是负密度依赖性相互作用的关键驱动因素,因此,对于维持热带多样性,”Forrister说。

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,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。