昆明信息港讯(昆明日报 记者罗昆娅)面对植物的“化学防御盾”,昆虫竟能“挪用”自身必需营养来解毒求生。近日,中国科学院昆明植物研究所与德国科研团队合作,在国际权威期刊《PNAS》上发表研究,揭开了专食杨树的害虫——杨叶甲如何破解杨树化学防御的秘密。
杨树叶片中含有大量水杨苷类化合物,浓度可超过叶片干重的15%,是树木抵御昆虫取食的“化学武器”。但杨叶甲偏偏喜食嫩叶,且生长不受影响,长期以来给人工林造成经济损失。这背后到底有何玄机?
研究发现,杨叶甲在食用杨树叶后,能够利用自身必需的氨基酸——色氨酸,及其在体内的代谢产物,与水杨苷的分解物水杨醇“捆绑”结合,形成新型无毒复合物,最终随虫粪排出体外。这种策略相当于昆虫调用自身营养物质,为毒素贴上“安全标签”,从而顺利解毒。
更令人惊奇的是,在亲缘关系甚远、进化分离超过3亿年的其他杨树食叶昆虫体内,也检测到了类似的结合物。这表明,不同昆虫在应对杨树防御时,独立“发明”了相同的解毒策略,属于典型的趋同进化。
此外,研究通过肠道微生物实验分析,确认这一解毒过程不依赖昆虫肠道内的微生物,而是由昆虫自身的酶所驱动。这为未来研发针对该解毒通路的新型、精准林木害虫防控剂提供了全新思路。
该研究成果以《叶甲利用色氨酸来解毒杨树的化学防御》为题发表。昆明植物研究所彭惺蓉副研究员为论文第一作者和通讯作者,研究工作得到了云南省科技厅及“兴滇英才计划”等项目的支持。