地球暖化的後果:蟲咬與高溫 將成植物難以承受的雙重打擊

經研究指出,植物無法同時承受蟲咬與高溫的變化。
內容提供/《國際農業科技新知》 編譯/黃仁藝

近期研究顯示,當地球氣候變暖,食草生物與害蟲對農業作物的危害也會加深,例如每當氣溫升高攝氏1度,因昆蟲導致的農業損失就會增加10%~25%。根據一項新的研究,當生蟲的番茄植物想要抵抗毛蟲時,便難以適應升高的溫度,如此一來便傷害了番茄的產量。

該研究呈現了兩個因素:一個是溫度升高,致使昆蟲的新陳代謝提升了,吃得更多。此外,高溫使得更多地區變成適合昆蟲的棲息地。第二個因素是舊有的數據研究所忽略的,即生蟲的植物對高溫作出的反應。

在美國能源研究院(MSU-DOE)植物研究實驗室、同時擔任密西根州大學的講座教授Gregg Howe說:「我們明白植物本身有一些限制,無法同時對付兩種壓力來源。但確切而言,植物如何在氣溫升高的情況下抵抗昆蟲攻擊,我們所知甚少。」

面對昆蟲和氣溫的威脅,植物有不同的應對系統。毛蟲來襲?有個系統用來對付牠們。當毛蟲咬了葉子一口,植物便分泌一種叫茉莉酮酸(Jasmonate)的荷爾蒙。茉莉酮酸會促使植物分泌防礙毛蟲的防禦化合物;如果氣溫太高,過熱的作物顯然無法跑去樹蔭底下乘涼,但可以藉由抬高葉子,遠離發熱的土壤。而植物也會「排汗」,它們能打開類似人類毛孔的氣孔,令水分快速蒸發,以降低葉子的溫度。

博士後研究員Nathan Havko在高達攝氏38度的培養室中種番茄時,把飢餓的毛蟲放進去,隨即有了大發現。「有兩組植物分別種在『正常』與『炎熱』的溫度中。當我打開培養室的門時,我超級驚訝,高溫空間中的毛蟲長得非常大,把整株植物啃光了。」

「當溫度升高時,受傷的番茄植株分泌更多茉莉酮酸,防禦反應也更強,」Havko說,「然而這阻止不了毛蟲。此外,我們還發現茉莉酮酸妨礙植物自我冷卻的能力,使它無法抬起葉子或排汗。」

植物可能是關上了氣孔,阻止水分從傷口蒸發得太快,但這也使得它們自己中暑。也有可能是毛蟲學聰明了,對植物施加額外的傷害,使它的氣孔關閉、溫度提升,以利毛蟲的生長與成熟。

Havko認為,「在存在高溫或其他環境問題的狀況下,植物開啟了防禦反應,這可能意味著帶來更多傷害,而不是好處。」

參考資料:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200121133319.htm

本文轉載自第86期《國際農業科技新知》,原文標題〈蟲咬與高溫:植物難以承受的雙重打擊〉