人多就沒關係嗎?北美一枝黃花的防禦反應

更新 發佈閱讀 4 分鐘

植物對蟲害會有什麼反應?過去已經有許多研究都發現,當植物遇到「蟲蟲危機」的時候,會分泌許多揮發性有機化合物(VOC),一方面用來通知自己的其他部分,另一方面則用來通知鄰居。


所以,植物被蟲咬了,一定會分泌比較多的化合物!相信很多人都是這樣認為的。但是,最近的一個研究卻發現,不一定喔!


美國的研究團隊,探討了自然環境下植物對蟲害的反應。他們挑選了大學植物園的一塊舊草原,上面長著許多北美一枝黃花(Solidago altissima)。


研究團隊總共挑選了28株北美一枝黃花。他們記錄了這些植物周圍一平方公尺範圍內的同種植物密度。另外,他們還評估了這些植物被啃食的程度,也收集、分析了這些植物的VOCs。最後,他們還計算這些植物的受精胚珠比例以及種子的重量。


結果他們發現,植物密度對於植物在面臨「蟲蟲危機」時的反應有影響。當植物處於低密度的環境時,蟲的啃食對於VOCs沒有什麼明顯的影響;但是當植物處在高密度環境時,蟲的啃食反而會對VOCs的釋放有反效果。而且,不只是量減少了,種類也變少了。


這真的是讓人覺得蠻驚訝的!左鄰右舍變多,植物就不在乎自己被咬,也懶得通知鄰居了嗎?會不會是因為鄰居多的時候,大家被吃也不會被吃得太嚴重,所以就不需要「全面啟動」戰備狀態,也不需要通知鄰居,因為鄰居可能也已經被咬了?


或者是,當植物密度高的時候,它們會採取不同的防禦策略,而這個防禦策略在VOCs排放減少的時候效果會比較好呢?


又或者,在高密度的環境中,植物主要要面對的是與左鄰右舍的資源競爭,所以當蟲蟲大軍來襲,植物首先想到的是如何讓自己恢復元氣,所以就不警告左鄰右舍了?


事實上,研究團隊觀察到,在高密度環境下,植物所產生的獨特化合物比較少,而某些主要的化合物(如α-蒎烯、D-檸檬烯、牻牛兒烯D和β-月桂烯,佔總VOC排放量的44.4%)反而變得更多。或許這就是為什麼,高密度環境下被啃食的植物,釋放出來的VOCs反而少的一部分原因。


另外,他們也發現,草食動物啃食對授粉成功率有負面影響。但是,植株密度也會有一些影響。但是,因為論文並未提供植株密度對授粉成功率的影響,所以無法在這裡下什麼結論。


由於我們一般研究植物對病蟲害的反應,都是在受到控制的實驗環境(溫室),以人工種植的植物為材料來進行,而自然環境當然比人工控制的環境要複雜得多,所以觀察的結果難以解釋也是可以理解的。或許,在未來我們需要進行更多自然觀察,好幫助我們了解到底植物在面臨「蟲蟲危機」時,會怎麼反應!


參考文獻:


Herschberger, J. E., L. Ciesla, C. R. Stieha, and M. F. Kersch-Becker. 2024. Impacts of ramet density and herbivory on floral volatile emissions and seed production in Solidago altissima. American Journal of Botany e16414. https://doi.org/10.1002/ajb2.16414


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