矽如何將番茄植株變成高效、綠色、殺蟲機器

矽不僅僅為電子設備提供動力：在番茄植株中，它為複雜的防禦系統提供動力，可以幫助農民使用。

四大洲的番茄植株目前正受到南美番茄蟯蟲的侵襲（絕對圖塔),每年毀掉價值數十億美元的農作物。肯尼亞內羅畢國際昆蟲生理學和生態學中心的化學生態學家鮑德溫·托爾託說，這種影響對於非洲的小農戶來說尤其具有破壞性，因為害蟲在過去十年中已經入侵非洲。 ICIPE 分子生物學家法蒂亞·卡米斯 (Fathiya Khamis) 表示，這些蟯蟲（也稱為番茄潛葉蠅）已經對大量使用的化學農藥產生了抗藥性，因此迫切需要新的解決方案。

研究人員知道，在土壤中添加矽可以增強某些作物的害蟲抵抗能力。有些植物利用這種元素來增強其細胞的物理強度；西紅柿利用矽來啟動一系列複雜的生化和遺傳防禦系統。現在，托爾托、卡米斯和他們的同事已經發現了矽如何將西紅柿轉化為蟯蟲殺滅機，該團隊在 3 月 24 日報導美國國家科學院院刊。

當研究人員向番茄植株的土壤中添加含矽納米粒子並將其暴露於蟯蟲飛蛾時，番茄莖在稱為毛狀體的毛狀結構底部產生了一種神秘的黑色粘液。這種黑色物質似乎會引誘蟯蟲母親更頻繁地在番茄莖上產卵，而不是主要在葉子上產卵。當蟯蟲毛毛蟲孵化並吃掉這種“幼蟲太妃糖”時，它們往往無法存活。

研究人員分析了這種粘稠物質，發現了糖和蠟的混合物。這種混合物非常甜，但含有錯誤的營養物質來支持毛毛蟲的生長。對於蟯蟲來說，更糟糕的是，這種植物藥水還改變了毛毛蟲的微生物組。吃掉這種物質的蟯蟲的糞便會釋放出混合氣體，吸引兩種不同種類的蟯蟲殺死昆蟲。

路易斯安那州立大學巴吞魯日分校的植物病理學家勞倫斯·達特諾夫說，需要更多有關這些西紅柿如何以及在何處積累矽的信息來確認矽在這種反應中的作用。沒有參與這項研究的達特諾夫指出，不同的番茄植株以不同的方式積累矽，因此“你必須有正確的控制。”儘管如此，達特諾夫表示，他長期以來一直主張使用矽來管理植物健康。

研究人員表示，這項研究是測試各種矽配方以獲得最佳作物產量和害蟲抗性的第一步，這最終可能適用於其他類似的昆蟲以及番茄蟯蟲。 “這對農民來說有好處，”托爾託說。 “你基本上是在加強對害蟲的生物控制。”