当我们在野外被蚊子叮咬时，往往先挥手驱赶(低成本)，实在无法忍受才会使用驱蚊液(高成本)。这种“精打细算”的低成本优先防御策略，如今被发现同样存在于植物界!中国科学院武汉植物园入侵生态学研究组的最新研究证实：面临虫害威胁时，植物像精明的理财高手，优先启动低成本防御，仅在危险升级时才动用“昂贵武器”。

研究团队以在中国广泛分布的一年生草本植物——豚草(Ambrosia artemisiifolia)为研究对象，结合来自鳞翅目、鞘翅目、直翅目的12种植食性昆虫(图1)，针对豚草的多种机械和化学防御性状开展了系统实验。

图1: 豚草及取食它的代表性昆虫 (万金龙拍摄)。

研究发现：

成本核算：豚草的物理防御(如毛状体)以及大分子量防御化合物(如木质素)比小分子化合物(如绿原酸)具有更高的生产成本(图2)。

图2:不同防御性状的生产成本(以植物生物量为成本指标)。

精妙策略：遭受昆虫攻击后，豚草中低成本的防御性状总是会被优先诱导合成，而高成本的防御性状只有在虫害持续加剧、叶片受损面积达到一定阈值时才会被激活(图3)。这种依赖于成本的顺序型诱导在12种不同昆虫的攻击中都表现一致。

图3:豚草被不同类群的昆虫取食后，防御性状的诱导顺序。

研究不仅揭示了植物防御的精细化调控机制，还表明这种“低成本优先”的防御策略可能是跨越植物和动物界的普遍防御规律，为理解自然界中物种如何平衡防御成本与生存收益提供了新视角。研究成果以“Plants respond to herbivory through sequential induction of cheaper defenses before more costly ones”为题发表于国际生物学主流期刊PLOS Biology，并获期刊特别邀请，刊登国际同行的专文Primer点评。武汉植物园副研究员万金龙为论文的第一作者，黄伟研究员为论文的通讯作者，美国莱斯大学Evan Siemann教授和瑞士伯尔尼大学Matthias Erb教授参与了研究。本研究得到国家重点研发计划，中国科学院青年创新促进会和国家自然科学基金的资助。