壁花及其親屬用來(lái)抵御捕食者的一對(duì)化學(xué)物質(zhì)已經(jīng)進(jìn)化為相互補(bǔ)充，其中一種針對(duì)普通食草動(dòng)物，另一種針對(duì)特種食草動(dòng)物，這些食草動(dòng)物對(duì)全能防御產(chǎn)生了抵抗力。

植物正在與食用它們的生物進(jìn)行持續(xù)的軍備競(jìng)賽。他們發(fā)展防御能力以阻止植物食者，而草食動(dòng)物則發(fā)展反防御能力。這項(xiàng)新的研究今天發(fā)表在《eLife》雜志上，揭示了壁花屬菊苣(Erysimum)的進(jìn)化化學(xué)軍備競(jìng)賽的細(xì)節(jié)，該植物是芥菜類(lèi)十字花科的一種開(kāi)花植物。

所有十字花科植物的第一道防線是稱(chēng)為芥子油苷的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)掠食性生物在植物上蠶食時(shí)會(huì)被激活。最近，壁花通過(guò)生產(chǎn)稱(chēng)為心得力的化學(xué)物質(zhì)來(lái)阻止植物食欲的生物發(fā)展出第二道防線。

研究主要作者托比亞斯·祖斯特(TobiasZüst)博士說(shuō)：“研究這兩種防御方式在這個(gè)大類(lèi)中的進(jìn)化方式可以幫助科學(xué)家了解植物在嘗試防御多種敵人時(shí)所面臨的權(quán)衡取舍。” ，瑞士伯爾尼大學(xué)。

為此，祖斯特和他的團(tuán)隊(duì)對(duì)蠕蟲(chóng)種子壁花(一種短壽命的野芥菜)的基因組進(jìn)行了測(cè)序。接下來(lái)，他們?yōu)樵撝参锖?7種其他壁花物種創(chuàng)建了詳細(xì)的家譜，并比較了這些物種中芥子油苷和芥子油苷的多樣性和豐度。他們發(fā)現(xiàn)，這兩種防御力彼此獨(dú)立變化，并且在地理上同時(shí)存在的密切相關(guān)的物種具有相似的烯醇內(nèi)酯特性，但沒(méi)有芥子油苷特性。這可能是作用在每個(gè)防御上的單獨(dú)選擇壓力的結(jié)果。

祖斯特說(shuō)：“盡管大多數(shù)物種共同表達(dá)了兩種不同類(lèi)型的潛在化學(xué)防御物，但仍沒(méi)有證據(jù)表明芥子油苷和芥子油苷之間存在取舍。”“相反，這兩種類(lèi)型的化學(xué)物質(zhì)似乎是相輔相成的，不會(huì)起到多余的作用。”

祖斯特補(bǔ)充說(shuō)，心內(nèi)酯類(lèi)化合物的出現(xiàn)與壁花種類(lèi)的數(shù)量激增相對(duì)應(yīng)，這表明第二種互補(bǔ)防御可能使這些植物成功并向新的生境多樣化。

高級(jí)作者Georg Jander總結(jié)說(shuō)：“將需要對(duì)蟲(chóng)種子壁花基因組進(jìn)行進(jìn)一步分析，以幫助科學(xué)家鑒定該物種中的芥子油苷和心果內(nèi)酯生產(chǎn)基因，并幫助我們了解這些化學(xué)物質(zhì)在十字花科防御中的作用。” ，美國(guó)伊薩卡州博伊斯湯普森研究所教授。