螞蟻的“精準農業”為解決糧食安全問題提供新思路

　　大約12000年前，人類開始種植農作物。但螞蟻在這方面已經做得相當久了。其中切葉蟻是最著名的昆蟲種植者，它們根據切碎的植物物質“經營”真菌農場超過5000萬年。然而螞蟻“種植”開花植物的歷史則比較短，始于300萬年前的斐濟群島。

　　近日，由英國牛津大學植物科學系Guillaume Chomicki博士領導的研究團隊證實，數百萬年的螞蟻農業已經重塑了植物生理學。螞蟻農夫將富氮的糞便直接沉積在植物中，從而促進了這些具有超強吸收能力植物結構的進化。這意味著，螞蟻衍生的營養素主動靶向超吸收性位點，而不是作為副產物沉積。這一新的認識可能為我們爭取糧食安全的斗爭提供重要線索。該研究近日已發表在New Phytologist上。

　　Chomicki博士說：“植物吸收氮的速度是限制植物生長速度的一個關鍵因素。大多數植物，包括我們的作物，從土壤中吸收氮，因此不會自然地暴露于氮濃度很高的環境中。然而，數百萬年來，螞蟻一直將富氮的糞便直接沉積在植物體內。后續的研究將解密這種超強吸收能力植物結構的遺傳基礎，這些成果最后很可能用于農作物，從而提升農作物的氮吸收能力。”

　　這是一種獨特的農業形式，螞蟻不但為自己種植食物，還為自己找到棲息之地：植物為螞蟻提供現成的洞穴居住環境。這種共生關系對于雙方都是必要的。螞蟻已經失去了大多數其他熱帶樹木螞蟻所具有的筑巢能力。生長在樹表面的附生植物則依賴螞蟻提供的營養素和防御能力得以生存。

　　為了測試螞蟻“種植”植物的營養是否發生變化，Chomicki對斐濟群島植物內部由螞蟻提供的營養沉積物進行了追蹤分析。在這些被螞蟻“種植”的植物物種中，這些特殊的螞蟻只會在植物壁上超吸收性疣的位置排泄。在生活在同一斐濟熱帶雨林中密切相關的非養殖植物物種中，螞蟻沒有表現出這種農業行為。這項研究表明，類似的超吸收性疣已經在由農蟻定植的譜系中反復進化。

　　由于“螞蟻農夫”為它們的農作物提供營養，所以它們可能改變農作物的營養。對這種螞蟻來說，它們自己和植物雙方都會在進化過程中發生改變。

　　該研究通訊作者、慕尼黑大學的Susanne S. Renner教授說：“螞蟻對植物的馴化導致了對螞蟻衍生氮的吸收增加了2倍以上，這種嚴格的養分循環是附生植物在無土運河中生活的關鍵能力。”

　　這項發現證實了這樣一種觀點，即數百萬年的螞蟻農業已經改造了植物生理學，從作為副產物的螞蟻衍生營養物轉變為在超吸收性位點上有針對性的施肥。就像我們新興的“精準農業”一樣，計算機控制的設備和無人機被用來將營養物質定位到最需要它們的田地中。這些螞蟻顯然已經發展成為一種特殊的精準農業。它們將營養物質定位于植物中具有高吸附性的特異性組織。