最近的模型告诉我们，随着气候变暖，食草动物和害虫将对农作物造成更大的损害。一项研究预测，每升高1摄氏度，因昆虫而导致的农作物减产就会增加10%到25%。
密歇根州立大学的科学家认为，这些模型是不完整的，我们可能低估了损失。一项新的研究表明，受感染的番茄植株在对抗毛毛虫时，不能很好地适应温度上升。这把双刃剑恶化了他们的生产力。
根据这项研究，有两个因素在起作用。首先是气温上升。昆虫的新陈代谢随着热量的增加而加快，它们吃得更多。此外，气温升高会为昆虫开辟更广阔的栖息地。
第二，这是目前的模型所忽略的，是受感染的植物如何对高温做出反应。
“我们知道有一些限制因素阻止植物同时应对两种压力，”麻省理工大学doe植物研究实验室的杰出教授Gregg Howe说。“在这种情况下，我们对植物如何同时应对温度升高和昆虫袭击知之甚少，所以我们想尝试填补这一空白。”
工厂有应对不同威胁的系统。卡特彼勒的攻击?这是有系统的。当毛虫咬下一片叶子时，这种植物会产生一种叫做茉莉酸盐的激素。JA告诉植物迅速产生防御化合物来阻止毛虫。
温度太热?过热的农作物还有另一种降温方法。很明显，他们不能跑到树下诱人的树荫下。他们把树叶从热土上拿开。他们也通过打开气孔来“流汗”类似于皮肤毛孔-这样水就可以蒸发来冷却树叶。
豪威实验室的博士后研究员内森·哈夫科(Nathan Havko)取得了一项突破，他把番茄植株放在38摄氏度的高温培养箱里。他还让饥饿的毛毛虫在他们身上自由活动。
“当我打开生长室的门时，我很震惊，两种植物都在‘正常’生长。和《;high’温度,”;豪说。“温暖地方的毛毛虫要大得多;他们几乎把那株植物都吃光了。”
“当温度升高时，受伤的番茄会产生更多的JA，从而导致更强的防御反应。”Havko说。不知何故，这并不能阻止毛毛虫。此外，我们发现JA会阻碍植物自我降温的能力，它无法抬起叶子或出汗。”
也许，这些植物会关闭气孔以防止受伤部位的水分流失，但它们最终会遭受相当于中暑的痛苦。更有可能的是，这些毛毛虫很狡猾，会造成额外的伤害，使叶子的气孔关闭，叶子的温度升高，这将加速昆虫的生长和发育。
这是有后果的。
“我们看到，作物产生生物量的光合作用在这些植物中受到严重损害，”Havko说。“生产生物质能的资源是有的，但不知何故它们没有得到适当利用，导致作物产量下降。”
有许多悬而未决的问题有待解决，但目前的研究表明，当全球气温上升时，植物可能有太多的球要处理。
“我认为我们还没有意识到防御反应和植物生产力之间的意外权衡，尤其是当存在其他类型的环境压力时，”豪说。如果植物面临高温或其他压力，启动防御反应可能弊大于利。
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。豪实验室的研究团队包括迈克尔·达斯、乔治·卡帕利、内森·哈夫科和格雷格·豪。光合作用的研究是在夏基实验室的艾伦·麦克莱恩和托马斯·夏基的支持下进行的。
(媒体注意:请在在线报道中加入到原文的链接:&;https://www.pnas.org/content/115/45/E10768。)
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://msutoday.msu.edu/news/2020/insect-bites-and-warmer-climate-means-double-trouble-for-plants/