大气二氧化碳水平增加或改变植物进化路线

2011-2-19 16:53 来源: 科技日报
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  据美国物理学家组织网2月16日报道,密歇根大学最近一项研究指出,大气中二氧化碳水平增加导致全球变暖,可能影响植物与昆虫之间的相互作用,改变植物的进化路线。

  自然界很多植物都能产生一些苦味毒素以保护自己不被昆虫吃掉,乳草也是其中之一。这种化学防御导致了植物和昆虫之间的长期斗争史,如马利筋乳草和吃它们的黑脉金斑蝶毛虫。蕾切尔·万尼特和马克·亨特对密歇根州北部的一种普通乳草叙利亚马利筋进行了调查,研究了不同基因的乳草种系对大气中二氧化碳浓度增加的不同反应,以及这种反应如何影响它们被昆虫吃掉的可能性。

  研究人员在实验中不断增加二氧化碳浓度,观察乳草在生长、无性繁殖、产生化学和物理防御等方面受到的影响。尽管随二氧化碳浓度增加,所有乳草都长得更大,所有的种系生长繁殖都有所提高,但它们在抵抗食植昆虫的化学和物理防御方面却大不相同。尤其是它们产生的心脏毒素如强心甾烯类,某些乳草种系随着二氧化碳增加所产生的强心苷增加,而大部分种系却会降低,有些甚至降低了50%。另一种与化学防护相反的途径,是物理防护。如植物叶子更坚硬,生长更快,耐受毛虫啃食的能力就越强。

  万尼特指出,虽然植物的防御策略帮助还是妨碍了黑脉金斑蝶毛虫尚不明确,但研究结果提供了植物对二氧化碳增加的反应方面的证据,显示了植物保护机制的遗传基础差异,植物—昆虫互动的变化,以及互动作用如何影响了植物对气候变化的适应性。

  主要研究人员、密歇根大学亨利·格里森学院生态与进化生物学研究生万尼特说,植物自我保护和昆虫食用植物的方式,都和环境因素如二氧化碳浓度有关,这些因素会改变食植昆虫带来的“选择压力”,从而影响植物进化。选择压力是进化的动力,会导致一个群体的基因构成改变。如果昆虫给植物带来过多危险,植物就无法成功繁殖,而那些遗传了抗虫基因特征的植物就会占据优势。这种优势会使具有抗虫基因特征的植物在种群上更加广布,由“压力”而驱使植物的抗虫性增强。