为什么有些昆虫吃有毒植物而不被毒死？

时间：2021-10-27 00:00:00 来源：网络整理

植物并不是完全任由食草动物的敌人摆布。通常，化学防御确保植物不能食用，甚至有毒，因此昆虫和其他饥饿的动物避开它们。一项新的研究首次表明，昆虫消化酶对植物防御物质的降解会影响昆虫对某些食用植物的偏好。伯尔尼大学、瑞士伯尔尼大学和马克斯-普朗克化学生态学研究所的研究人员在欧洲鳃金龟（Melolontha melolontha）和蒲公英（蒲公英药用植物）中研究了这种现象。

在对付以其为食的敌人时，植物有机体通常使用一种化学手段：它将糖成分与抗原结合，从而使其失活。因此，可以防止该物质损害植物本身。只有当有人啃食植物时，糖成分才会被去除。其结果是该化合物有毒或阻止攻击者。“奇怪的是，在消化过程中，一些昆虫自己去除了植物防御化合物中的糖成分，”明斯特大学的生物学家Meret Huber博士说。她补充道：“目前还不清楚这对昆虫，尤其是对它们的行为会产生什么样的后果。”

含有糖的防御化合物的一个例子是一种叫做蒲公英酸β-D-吡喃葡萄糖酸酯（TA-G）的物质，蒲公英以特别高的浓度积聚在它们的根部。TA-G是蒲公英中一种重要的防御化合物，阻止金龟子幼虫进食。

由Meret Huber博士和Matthais Erb教授（伯尔尼大学）领导的研究小组证明，金龟子肠道的pH条件会抑制蒲公英酶的活性，否则蒲公英酶会从TA-G中去除糖。相反，金龟子幼虫会自行去除糖，借助于一种来自肠道的酶，这种酶属于所谓的β-葡萄糖苷酶（糖分解酶）。

通过使用生物技术方法同时控制TA-G的产生和昆虫酶的存在，研究人员表明昆虫葡萄糖苷酶促进了含有TA-G的蒲公英植物上幼虫的生长。然而，与此同时，从TA-G中分离糖也导致含有TA-G的蒲公英植物被回避。“这意味着，我们第一次能够证明，昆虫消化酶对植物防御物质的代谢改变了食用植物的选择，”Meret Huber说。“这一发现很重要，因为寄主植物的选择在食草动物昆虫的分布中起着关键作用，因此对所造成的损害有很大的影响。”

为什么糖的分离会增加金龟子幼虫的生长——同时阻止幼虫的生长——是至今尚未解决的问题之一。可能幼虫的这种回避行为有助于找到植物的侧根，侧根的TA-G浓度较低，但营养含量高于主根。

为了进行研究，研究人员使用了不同的化学分析和生物技术方法。他们还进行了所谓的生物论文，以研究TA-G对幼虫选择食用植物的影响。研究结果旨在帮助我们更好地理解植物与其消费者之间的相互作用。未来在各种系统中进行的研究可能使开发药物或杀虫剂成为可能，这些药物或杀虫剂只能在特定物种或环境的特定条件下被激活。

A beta-glucosidase of an insect herbivore determines both toxicity and deterrence of a dandelion defense metabolite

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