挪威雲杉（Picea abies）曾是木材工業數十年來的支柱樹種，但多年的乾旱和高溫使其生長狀況每況愈下。單一樹種種植加劇了這個問題：歐洲雲杉小蠹（Ips typographus）——也稱歐洲雲杉樹皮甲蟲——得以肆虐。這種體長約四、五毫米的甲蟲並非單獨犯案，而是與寄生於樹木的真菌協同作用，造成破壞。數據表明，雲杉小蠹造成的損失巨大。在圖林根自由州發布的《2024年森林狀況報告》中，雲杉小蠹被列為造成森林損失的最主要因素。報告指出，受損的雲杉木材達28萬立方米，佔圖林根森林受損木材總量的88%。
馬克斯普朗克化學生態研究所生物化學係正在研究雲杉如何抵禦樹皮甲蟲和真菌的侵害，以及這些昆蟲及其真菌盟友如何克服樹木的防禦機制。在最近的一項研究中，研究人員專門研究了為何雲杉會在黏稠的樹脂中產生如此複雜的不同防禦物質混合物。目前已有多種假設來解答這個問題。其中一種假設認為，最有效對抗昆蟲或阻止它們攝取植物性食物的植物防禦物質與抑制微生物生長的物質不同。
另一種假設認為，多種防禦物質的組合比單一物質更有效。然而，目前幾乎沒有證據支持這兩種假設。因此，科學家測試了十二種天然防禦物質（本例中以單萜為主要成分）對抗最危險的害蟲：樹皮甲蟲以及甲蟲攜帶的、促進甲蟲侵染的真菌。他們希望探究昆蟲和真菌對單一物質的反應是否不同，以及這些防禦物質的混合物是否比單一物質更能有效抵抗樹皮甲蟲和真菌。
研究團隊透過實驗測試了各種單萜及其混合物對樹皮甲蟲和三種不同真菌的影響，結果表明，對樹皮甲蟲有毒的單萜通常並非抑制真菌生長的單萜，反之亦然。換句話說，驅避樹皮甲蟲的單萜對真菌無效，而具有抗真菌作用的單萜對樹皮甲蟲則沒有負面影響。研究人員也驚訝地發現，雲杉樹中最豐富的單萜對樹皮甲蟲和三種真菌中的兩種僅有中等程度的抑制效果，而生物活性最強的單萜在雲杉樹中的含量卻極低。同時，科學家發現，單萜混合物對樹皮甲蟲和三種受試真菌中的兩種比單一單萜更有效。因此，這些結果首次對化學混合物在自然界中如此普遍的原因給出了合理的解釋。
這些新發現可能有助於天然農藥的開發。例如，單萜類化合物對樹皮甲蟲具有極強的毒性，可以施用於樹皮，樹皮甲蟲會落在那裡並開始鑽入樹皮。混合物比單一化合物更有效的知識對於開發新的作物保護產品也至關重要。由於氣候變遷導致植物承受更大的壓力，這反過來可能會改變它們對甲蟲和真菌的防禦機制的有效性。 「透過了解植物防禦機制的工作原理，我們可以更好地預測植物將如何應對未來的氣候情景，並制定保護生態系統的策略，」本文主要作者之一Dineshkumar Kandasamy說。
原始出版物
Zaman, R., Jain, A., Hammerbacher, A., Gershenzon, J., Kandasamy, D. (2025). 協同作用和相互作用多樣性解釋了雲杉油樹脂中防禦性單萜的混合。 《功能生態學》，DOI：10.1111/1365-2435.70077
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