研究表明大气二氧化碳浓度升高将使烟草防御重心转移

3s001 · 发表于 2010-12-1 23:41

大气CO2浓度升高是未来全球变化的必然趋势。升高的CO2浓度不但影响植物的各种生理特性，而且作用于植食昆虫和植物病毒，这两种作用因素又反过来调节植物的防御反应。

在野外开顶式CO2控制箱（OTC）中，中科院动物研究所研究人员以烟草为实验材料，以刺吸式昆虫（烟蚜）为实验对象，以黄瓜花叶病毒（CMV）为作用因子，研究和比较了目前CO2浓度（375ppm）和加倍CO2浓度（750ppm）环境下，植物（烟草）在植食性昆虫和植物病毒单独作用、联合胁迫作用下的响应。通过测定两种CO2浓度环境下生长的烟草生物量、叶绿素、氮含量、非结构性糖、可溶蛋白、总氨基酸和烟碱含量以及蚜虫种群动态、个体的重量、蜜露产量和抗氧化酶活性，发现在对照CO2浓度下，被CMV感染的植株上蚜虫密度会显著上升；而在高CO2条件下蚜虫密度变化不明显。相对于单独的蚜虫或者病毒因子的处理而言，植物在桃蚜与黄瓜花叶病毒（CMV）两种胁迫因子下会产生更多的次生代谢物参与防御反应。

进一步对烟草防御物质测定表明：在高CO2条件下，植物对病毒和蚜虫的防御会更加有效；植物在病毒和蚜虫双因子作用下，其防御的重点将由对植物病毒的防御转为对蚜虫的防御。该研究首次阐明了在高浓度CO2下多种生物胁迫因子对植物的潜在影响，为未来大气CO2浓度升高下植物害虫及其病毒的传播控制提出预警。

以上研究发表在Plant, Cell & Environment（Fu X., Ye L., Kang L. & Ge F. 2010. Elevated CO2 shifts the focus of tobacco plant defences from cucumber mosaic virus to the green peach aphid. (2010) 33, 2056–2064）。

该研究得到了国家重大基础研究计划（973）和国家自然科学基金的资助。