细胞、基因和分子

植物化学物质在食肉动物中比以前认为的更重要

在代谢水平上,植物食肉动物可能至少从两个不同的功能进化而来——吸引和防御。

食肉植物长期以来一直让人们着迷。独特的适应性使这些植物能够吸引、捕获和消化猎物,这在低营养环境中非常有用。毛毡苔最广为人知的特征之一是卷曲叶子上的粘毛,但在不太明显的化学世界中也发生了很多事情。

克里斯托弗·海切尔博士 来自拉夫堡大学的同事是第一个 在捕获一些猎物之前和之后跟踪角毛茅树叶中所有化合物的变化.研究人员发现,在超过 3,250 种化合物中,约有 2,380 种因进食而发生变化。一些化学物质在捕获猎物后 72 小时内发生了 30 倍的变化。这项研究是 Chris Hatcher 的博士论文, 表明 次生植物代谢物 可能比以前想象的更重要。

飞被困在海角毛毡苔上。来源: 帆布

Hatcher 和同事在拉夫堡大学的温室里种植了数百种海角毛毡苔。研究人员在喂食前和喂食后 7 次(最多 72 小时后)从毛毡苔中收集叶子和根样本。实验在每天早上 5.15 开始。植物学家将果蝇粉与少量水混合制成食物,然后用移液管将水滴到毛毡苔叶子上。 

通过超高效液相色谱-质谱(UHPLC-MS)进行生化分析。 

与第一张图片相比,这个毛毡苔的叶子更绿,这可能是干扰较少或阴影较多的迹象。 Hatcher的博士研究.来源: 帆布

在 3,257 种已鉴定的化合物中,超过 2,380 种在喂食后至少出现一次峰值。大部分化合物在喂食后的前 45 分钟内迅速增加。之后,一些化合物仍然缓慢增加,而另一些化合物开始下降。 

“我们首次分析了将动物底物添加到食肉植物陷阱后的全叶代谢组反应,”Hatcher 及其同事写道。 

与喂食前的叶和根样品相比,20 多种化合物增加了 10 倍,12 种化合物增加了 30 倍以上。这些化合物中有 11 种是这组食肉植物(猪笼草属)的新化合物。 

研究人员解释说:“在模拟猎物捕获的 24 小时内,与防御相关的茉莉酸如异亮氨酸增加了 3000%,并在整个 72 小时的实验中保持在这个水平以上。”

“此外,我们测量到,在捕获猎物后,花香和苯乙醛风味增加了 36 倍。”

完整清单 在这项研究中鉴定的植物化合物的数量可以在网上找到。虽然化学可能会给高中带来一些压力很大的考试,但对这些化合物的梳理会给科学家们讲述一个激动人心的故事。 

“不仅看起来有一个强大的生物化学基础来应对猎物的捕获,而且似乎还有大量的化合物——比以前认为的要大——对植物的食肉动物很重要。次生代谢物对植物食肉动物的重要性可能比以前认为的要重要得多。”

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