科学家揭示寄生植物菟丝子可在寄主间传递信号

然界中，菟丝子常常能够同时寄生在多个邻近的寄主上，从而将不同的寄主连接起来。中国科学院昆明植物研究所吴建强课题组与马普化学生态学研究所Ian T. Baldwin教授合作，提出了“菟丝子及其连接的不同寄主形成微群落”这一崭新概念，并且发现在这种微群落中，菟丝子能在不同寄主植物间传递有生态学效应的抗虫系统性信号。相关研究7月25日发表在美国《国家科学院院刊》上。

菟丝子是旋花科的茎全寄生植物，其大多数种类的叶片和根在进化过程中已经完全退化消失，只有少数种类还残存微弱的光合能力。近来有研究表明，除了水分和营养，很多物质都能够在菟丝子和寄主之间运输，包括蛋白质、mRNA以及次生代谢物等。然而，菟丝子与寄主间的相互作用研究还非常缺乏。

研究人员利用菟丝子将不同寄主植物进行了连接，当对其中一株寄主植物做昆虫取食处理后发现，被取食叶片产生了某种系统性抗虫信号，这些信号能够被运输到被处理植物的其它部分并诱导抗虫响应；更重要的是，系统性信号能够通过菟丝子传递到微群落中的其它寄主植物，从而诱导转录组和代谢物响应并提高其抗虫性。该系统性抗虫信号在不同物种间非常保守，甚至可以在不同科的寄主植物间传递并诱导抗虫性，而且茉莉酸在此系统性信号的产生或传递过程中扮演着重要的角色。他们的研究还指出，菟丝子传导的抗虫系统性信号产生和传播速度非常快（大约1 cm/分钟），而且还可以远距离传递（超过100 cm）。

尽管寄生植物一向被视为为对寄主“有害无益”，该研究表明，菟丝子在某些条件下可以帮助不同寄主之间建立起抗虫防御的“联盟”。这是首次从分子水平揭示了菟丝子连接的植物微群落中，菟丝子和寄主、寄主与寄主间复杂的相互作用关系，此研究对了解抗虫系统性信号也有较重要的意义，也对农业上治理寄生植物危害提供了新的启示。