婷婷亚洲综合一区二区_土沉香果實(shí)模擬蟲(chóng)食葉片氣味吸引胡蜂快速散布其短命種子----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

　　種子散布過(guò)程是植物種群更新的關(guān)鍵過(guò)程，很多溫帶森林植物的種子都具有休眠特性，成熟后可以存儲很長(cháng)時(shí)間仍然保持萌發(fā)活性。而很多熱帶木本植物產(chǎn)生非休眠的種子，其種子壽命很短，成熟后需要快速啟動(dòng)萌發(fā)，否則可能因為脫水等原因導致種子死亡。對于這類(lèi)非常短命的種子植物而言，快速種子散布就顯得非常迫切和重要。然而目前在種子散布研究領(lǐng)域，我們還缺乏對散布速度重要性的認識和實(shí)證研究。

　　中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園和廈門(mén)大學(xué)研究人員合作，開(kāi)展胡蜂快速散布土沉香短命種子行為、生態(tài)適應性和化學(xué)行為機制的研究。該研究揭示了胡蜂快速散布土沉香的短命種子對其自然繁殖更新具有重要意義，同時(shí)闡明了一種植物果實(shí)氣味模擬蟲(chóng)食誘導葉片氣味（HIPVs）來(lái)吸引害蟲(chóng)天敵（胡蜂）為植物快速散布種子的全新的種子快速散布機制。本研究主要發(fā)現：

　　1）土沉香果實(shí)成熟時(shí)面臨種子釋放和種子失活的抉擇困境。沉香成熟果實(shí)偏好在高溫、強光和干燥的晴天午后進(jìn)行果莢開(kāi)裂以釋放出內部的種子；然而一旦在這種環(huán)境下暴露，其種子極易脫水，8個(gè)小時(shí)后，種子完全喪失萌發(fā)活力（圖1）。

　　2）胡蜂為土沉香提供主要、快速、遠距離和定向的種子散布服務(wù)，對幼苗更新意義重大。胡蜂搬運種子的節律與土沉香果實(shí)開(kāi)裂的節律保持了高度一致性； 50%的果實(shí)開(kāi)裂僅13分鐘之后就能夠被胡蜂快速找到，之后可在1分鐘將種子搬離；三種胡蜂共搬運96.3%的標記種子，且其將種子散布到最遠400米以外（圖2）。

　　3）土沉香果莢釋放的高揮發(fā)性氣味確保了對胡蜂的快速吸引。土沉香成熟果實(shí)的開(kāi)裂果莢氣味是吸引胡蜂的最主要信號；其中包含17種對胡蜂具有電生理活性的揮發(fā)性成分，主要是分子量較小的短碳鏈（C5-C9）的醛類(lèi)、酮類(lèi)、醇類(lèi)和酸類(lèi)成分；且其中電生理響應信號最強的5種氣味成分（hexanal, (Z)-hex-3-en-1-ol, 1-octen-3-ol, 2-phenylacetaldehyde, 2-phenylethan-1-ol）的標準品配置成混合引誘劑（配合去味果實(shí)）對胡蜂具有很強的野外引誘能力；同時(shí)這些小分子的果莢氣味均具有極高揮發(fā)性（圖3）；因此土沉香開(kāi)裂果莢氣味的極高揮發(fā)性確保了果實(shí)開(kāi)裂后對胡蜂吸引的快速性。

　　4）土沉香果莢氣味模擬蟲(chóng)食損傷葉片的高揮發(fā)性氣味促進(jìn)其與胡蜂快速種子散布關(guān)系的建成。土沉香蟲(chóng)食葉片與果莢氣味共享了82%的對胡蜂具電生理活性的成分（17種成分中的14種），其中8種成分在胡蜂電生理活性測試中顯示明顯信號反應，且其中4種成分是已被證明具有野外胡蜂引誘能力的氣味成分（圖3）。實(shí)驗結果強烈支持了果莢吸引胡蜂進(jìn)行快速種子散布的化學(xué)信號屬于其對蟲(chóng)食防御化學(xué)信號的重新利用。至此，我們揭示了一種植物果實(shí)氣味模擬蟲(chóng)食誘導葉片氣味來(lái)吸引害蟲(chóng)天敵（胡蜂）為植物快速散布種子的全新機制。

　　5）胡蜂介導的快速種子散布及其化學(xué)生態(tài)機制很可能適用于整個(gè)沉香屬植物。胡蜂快速散布應該是沉香屬植物在進(jìn)化歷史上保持非休眠短命種子特性的重要保障。胡蜂散布種子和種子快速散布的普遍性、相關(guān)機制、及其在短命種子植物保護生物學(xué)中的應用值得進(jìn)一步研究。

　　相關(guān)研究結果以Plant-defense mimicry facilitates rapid dispersal of short-lived seeds by hornets為題發(fā)表在Current Biology上。動(dòng)植物關(guān)系組博士生秦瑞敏和文平副研究員為共同第一作者，陳進(jìn)研究員和王剛研究員為共同通訊作者，Richard Corlett教授和廈門(mén)大學(xué)的張原野研究員參與本研究。該研究得到中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )、國家自然科學(xué)基金和云南省杰青等項目的資助，并得到園林部、勐侖小學(xué)、公共技術(shù)中心和西雙版納生態(tài)站的大力支持，在此一并致謝。