有的人就很好奇了，既然植物有防虫能力，为什么我们的庄稼会遭受攻击呢？

这是因为，昆虫们同样不傻，既然我的矛不能戳破你的盾，那么制造一个新的矛就很有必要了。

于是，虫子们也开始进化了：既然你让我吃了不消化，那我就增强我的消化能力，吃再多也不怕消化不良；既然你身上有毒，那我就“配制”一个解毒药，照吃不误；既然你有厚厚的盔甲，那我就进化出比你盔甲还要坚硬的嘴巴；既然你有硬硬的长刺不让我靠近，那我就进化出厚厚的皮甲，让你能奈我何？

说了那么多，我们还是来举个具体的例子吧。

尼古丁抗虫：昂贵的代价

作为云南的支柱产业之一，烟草这种植物里有种化合物叫尼古丁，这是一种存在于烟草属（茄科）植物中的生物碱，也是烟草的重要成分之一。

它会使人上瘾或产生依赖性（为最难戒除的毒瘾之一），重复使用尼古丁会增加心跳速度、升高血压并降低食欲。大剂量的尼古丁会引起呕吐以及恶心，严重时人会死亡。烟草中通常会含有尼古丁，这是许多吸烟者无法戒掉烟瘾的重要原因。

但是，尼古丁是非常好的抗虫化合物。烟草属植物被虫子咬食后，“哨兵”——也就是植物的感受系统就会发出被攻击的信号，这个信号通过一套非常复杂的机制最终传到 “生产工厂”，命令其生产尼古丁，然后利用这种神经毒素来进行防御。

比较有意思的是，烟草属植物中尼古丁只在根部进行合成，叶片和茎杆部位无法合成尼古丁。也就是说，叶片感受到虫咬后，一个信号会传到根部的尼古丁工厂，使其开工生产尼古丁。

当然，植物防御昆虫并不是没有代价的。比如，合成尼古丁是非常昂贵的，因为尼古丁里头含有氮元素，而氮是用来合成植物生长所需要的营养成分。因此，合成抗虫用的尼古丁又会降低植物的生长速率。

尼古丁生产出来后，被运送到茎叶。虫子吃了含有尼古丁的叶片后，需要有个“解毒”的过程，这个过程对昆虫来说也是一个费时费力的事情。如果虫子没有进化出解毒机制，就会中毒身亡。

但是，昆虫也会进化，进化出对植物抗虫化合物产生抵抗力的本领。比如，烟草天蛾就是一种非常耐受尼古丁的昆虫。如果把烟草天蛾的耐受量和人的相比，人的耐受程度就太低了。这是昆虫适应进化的结果。

尼古丁只是烟草属植物所特有的抗虫方式之一。其实，植物都含有多种多样的次生代谢产物，而其中很多都有抗虫功能，如棉花里的棉酚和辣椒里的辣椒素等，也是植物抗虫用的化合物。

生长还是防御，这是一个问题

对于植物来说，当有虫子来咬食时，它要做出决定，是集中进行防御，还是重点继续快速生长。如果防御的代价高到一定程度，有的植物宁可不充分防御，而是选择快速生长。

人们很早就提出了这个理论，而验证这个理论的好例子也是烟草属植物。

在美国犹他州和亚利桑那州，生长有同一野生烟草的两个品种，研究人员曾做过一项研究，把同一种虫子放在这两种烟草上，看看它们的反应是否相同，结果发现，犹他州野生烟草的抗性非常强烈，采用生产较大量尼古丁的方式来防御昆虫；而亚利桑那州的野生烟草响应不强烈，但却长得很快。

亚利桑那州的野生烟草，趁着虫子慢慢咬食的时间，快快生长、开花、结果，完成播种后代的使命。也就是说，这种野生烟草并没有采用着重于防御的手段，而是采用着重于生长的方式来对付虫害。

进一步研究后，人们认为这和亚利桑那州野生烟草的生活环境有一定关系。这里虫害不是很强烈，野生烟草可以不用太在乎虫子，尽快地完成开花、结果的生命过程即可足以应对虫害。

当然，植物防虫的手段远不止这些。有的植物在碰到虫害后，会产生某些特殊的气味，吸引昆虫的天敌来取食，从而起到防御作用；还有的植物会利用其他植物受到虫害后产生的警戒信号，从而使自己快速地产生防御反应，来帮助自己御敌。

与此同时，昆虫里也有聪明的角儿，你既然不让我吃，我吃别的植物不就行了。既然我不能破解你的防守，那我就改变我的攻击对象，于是，那些弱势的植物就遭殃了。

矛与盾

俨然，一场进化的攻守大战已经展开了。双方都大展拳脚，却又都奈何不了对方，接下来会发生什么？还是让我们拭目以待吧！

参考文献：

1.Ehrlich, P.R., and Raven, P.H. (1964). Butterflies and Plants - a Study in Coevolution. Evolution; international journal of organic evolution 18, 586-608.

2.Wratten, S.D. (1984). Insects on Plants - Community Patterns and Mechanisms - Strong,Dr, Lawton,Jh, Southwood,R. Nature 310, 343-343.

3.Gatehouse, J.A. (2002). Plant resistance towards insect herbivores: a dynamic interaction. New Phytologist 156, 145-169.

4.陈晓亚, 薛红卫. 植物生理与分子生物学[M]. 高等教育出版社, 2012.

（文章首发于科学大院，中科院昆明植物所供稿，转载请联系cas@cnic.cn）

（责任编辑：李雪）