科学家揭示寄生植物菟丝子可在寄主间传递信号

然而，菟丝子往往可以同时寄生多个相邻的寄主，从而连接不同的寄主。中国科学院昆明植物研究所吴建强课题组与马克斯·普朗克化学生态研究所伊恩·鲍德温教授合作，提出了“菟丝子与其相连的不同寄主形成一个微群落”的新概念，并发现在这个微群落中，菟丝子可以在不同寄主植物之间传递具有生态效应的抗虫系统信号。相关研究发表在7月25日的《美国国家科学院院刊》上。

菟丝子是旋花科的一种茎寄生植物。它的大部分叶子和根在进化过程中已经完全退化和消失。只有少数物种仍有微弱的光合能力。最近的研究表明，除了水和营养，许多物质可以在菟丝子和寄主之间运输，包括蛋白质、mRNA和次生代谢产物。然而，关于菟丝子与其寄主之间的相互作用的研究仍然非常缺乏。

研究人员将不同的寄主植物与菟丝子联系起来。当用昆虫取食处理一种寄主植物时，发现被取食的叶片产生一些系统的昆虫抗性信号，这些信号可以被传递到被处理植物的其它部分并诱导昆虫抗性反应。更重要的是，系统信号可以通过菟丝子传递到微群落中的其他宿主植物，从而诱导转录组和代谢物反应并提高昆虫抗性。系统的昆虫抗性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和诱导昆虫抗性。茉莉酸在系统信号的产生或传递中起着重要作用。他们的研究还指出，菟丝子传递的抗虫系统信号产生和传递速度非常快(约1厘米/分钟)，可以远距离传递(超过100厘米)。

尽管寄生植物一直被认为对宿主“有害无益”，但研究表明，菟丝子可以帮助不同的宿主在特定条件下建立抗虫防御的“联盟”。这是首次从分子水平揭示了菟丝子与其寄主之间，以及在菟丝子所连接的植物微群落中寄主与其寄主之间的复杂相互作用。该研究对于理解昆虫抗性的系统信号也具有重要意义，并为控制农业寄生植物的危害提供了新的启示。