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Nature Comm:蚯蚓应对植物防御体系的办法

标签:蚯蚓 肠道液
摘要 : 近期, Nature Communications上发表的一项研究发现,蚯蚓肠道中产生一类独特的化合物,它们能提供针对植物化学防御体系损伤效应的保护作用。这些化合物起表面活性剂的作用,降低化合物之间的表面张力或破坏它们的化学性质,其作用方式与洗碗液和其他清洁液相似,它们为蚯蚓应对再循环土壤中植物凋落物的挑战提供了一个重要的适应性手段。

近期, Nature Communications上发表的一项研究发现,蚯蚓肠道中产生一类独特的化合物,它们能提供针对植物化学防御体系损伤效应的保护作用。这些化合物起表面活性剂的作用,降低化合物之间的表面张力或破坏它们的化学性质,其作用方式与洗碗液和其他清洁液相似,它们为蚯蚓应对再循环土壤中植物凋落物的挑战提供了一个重要的适应性手段。

为了阻止地面上的草食性动物以它们为食,植物会产生被称为多酚的、能够与蛋白相结合的防御性化学物质,这些化学物质在摄取后可能会抑制肠道酶的作用。这一防御策略的一个后果是,这些化学物质会留在落叶层中,对蚯蚓等在地下进食的、作为“分解者”的生物构成一个饮食方面的挑战。

Manuel Liebeke及同事采用各种不同方法来分析蚯蚓体在摄取植物多酚后的化学组成,观察这些化学物质在消化系统中的什么地方最活跃。他们识别出一组以前没有得到描述的、局限于肠道中的表面活性代谢物,并将其命名为“drilodefensins”(意为“蚯蚓防御素”),是按包含蚯蚓在内的无脊椎动物目的拉丁文名称Megadrile(意为“大蚯”)命名的。

他们发现,这些化合物存在于14种不同蚯蚓的肠道中,但在其他密切相关的无脊椎动物类群如水蛭和污泥虫的肠道中却没有,说明它们是这个类群所独有的。蚯蚓的野外种群当进食富含多酚的食物时会提高这些表面活性代谢物的浓度,表明它在每年估计约有100亿吨的植物碳的全球周转中扮演一个重要的生态角色。

原文标题:Unique metabolites protect earthworms against plant polyphenols

原文摘要:All higher plants produce polyphenols, for defence against above-ground herbivory. These polyphenols also influence the soil micro- and macro-fauna that break down plant leaf litter. Polyphenols therefore indirectly affect the fluxes of soil nutrients and, ultimately, carbon turnover and ecosystem functioning in soils. It is unknown how earthworms, the major component of animal biomass in many soils, cope with high-polyphenol diets. Here, we show that earthworms possess a class of unique surface-active metabolites in their gut, which we term ‘drilodefensins’. These compounds counteract the inhibitory effects of polyphenols on earthworm gut enzymes, and high-polyphenol diets increase drilodefensin concentrations in both laboratory and field populations. This shows that drilodefensins protect earthworms from the harmful effects of ingested polyphenols. We have identified the key mechanism for adaptation to a dietary challenge in an animal group that has a major role in organic matter recycling in soils worldwide.

来源: Nature Communications 浏览次数:1

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