植物葉片的形狀非常多樣化,然而它們的生态功能在很大程度上是未知的。關于葉子形狀對食草動物等生物互相作用的影響的報道特别稀少,部分原因是食草昆蟲很少依靠葉子形狀進行宿主選擇。
2019年9月2日,nature plants 線上發表了日本京都大學和東京大學的題為:leaf shape deters plant processing by an herbivorous weevil 的研究論文。該研究首次表明葉子的形狀對食草動物具有實體威懾,是以,葉形可能是一個重要但被忽視影響植物和食草動物之間的互相作用。

在唇形科香茶菜屬的植物上栖息着一種特殊的卷葉象鼻蟲(apoderus praecellens),其雌性在産卵時會将整片葉子加工成卷葉以作為幼蟲食物和栖息地(見下圖)。然而在香茶菜屬中的i. umbrosus var. hakusanensis植物卻能破壞其過程,其原因是該植物有不一樣性狀的深裂葉片。然而是否是葉形的不同導緻卷葉象鼻蟲不在其植物上栖息産卵呢?
該研究表明,在自然和實驗室條件下,雌性象鼻蟲相對于i. umbrosus會優先選擇i. trichocarpus,該植物的葉片中沒有深裂的形态。此外,該研究表明葉子的營養特性并不能解釋這種偏好,因為象鼻蟲幼蟲在這兩種寄主植物上都發育良好。
i. umbrosus(左) 和 i. trichocarpus(右)的葉片形态對比
選擇實驗測試雌性象鼻蟲對兩種植物的偏好
該研究進一步通過修飾了i. trichocarpus葉子以模仿i. umbrosus葉子的形狀也阻止了象鼻蟲對葉子卷曲。是以該研究表明,葉子形狀可以防止草食性昆蟲處理葉子。此外,一些非葉加工昆蟲在着陸後也使用葉子形狀進行宿主識别。鑒于通過觸診操縱葉子或識别葉子形狀的昆蟲的普遍性,不同的葉子形狀可以在生物互相作用的背景下以各種方式起作用。
葉片的裂口對雌性偏好的影響