昆虫学教授埃丝特·吴姆比正在研究洪水如何影响农作物和以它们为食的昆虫。在她最近的综述中，她强调了洪水在旨在增强植物气候韧性的研究中常常被忽视。
在莫里尔大厅的屋顶实验室中，温室风扇的声音几乎淹没了埃丝特·吴姆比的声音，她带我参观。长满番茄植物的长凳上挤满了植物，看起来并不健康。其中一半浸泡在装满水的箱子里。它们的叶子变得发黄并枯萎。一些逐渐凋谢的番茄植物能够开花，我在几株细弱的植物上发现了一两个小番茄。
这些番茄还面临另一个挑战。小袋子被贴在它们的茎上，袋子里胖胖的绿色毛虫正在啃食番茄叶子。
吴姆比教授受到好奇心的驱动，设立了这个实验来探索她的许多问题。她有意地让番茄淹水，以模拟农田在洪水条件下可能发生的情况，这种情况由于气候变化而变得越来越普遍。
“在自然界中，植物在洪水期间经历多种压力，”吴姆比解释道。“当番茄被淹没时，它们变得虚弱，使它们对喜欢挣扎植物的昆虫更具吸引力。我们正在研究这些植物如何应对洪水与食草动物共同带来的挑战。”
这导致了毛虫的存在，这些毛虫是称为烟草大蛾（Manduca sexta）的幼虫。这些毛虫正在以吴姆比研究中使用的一种遗传番茄类型—切诺基紫和条纹德国番茄为食。
在温室中，一半的番茄植物保持在水面上方，使研究人员能够直接比较受压力的植物与在更典型条件下生长的植物。但这并不是这里唯一的研究内容。
“我们还在研究微生物，”吴姆比指出。“我们的目标是观察洪水条件下微生物群落的变化。”
吴姆比研究的一个重要方面是了解土壤微生物如何影响植物健康和生产力。她对形成与植物根系有益关系的菌根真菌特别感兴趣，这些真菌提供氮等重要营养物质，以交换植物的葡萄糖。
所有番茄植物都扎根于来自伊利诺伊州农场的土壤，但一半的土壤经过当地农民的处理，农民制作了一种特殊混合物，以促进土壤中菌根真菌的生长。吴姆比旨在确定这种处理是否增强了植物对贪吃的毛虫的防御能力。
为了评估植物的防御能力，吴姆比的团队收集植物发出的气体样本，并分析它们中的挥发性有机化合物——植物释放的化学物质以吓退昆虫食草动物。
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几年后，吴姆比发表了她在实验室实验中的发现。她发现这两种类型的番茄在任何处理之前就表现出了不同的基因表达和不同的挥发性化合物。当被淹水时，它们的化学特征相较于常规条件下生长的植物发生了显著变化。食草动物的存在影响了挥发性化合物的生产，但洪水的影响更强。
研究仍在进行中，吴姆比对洪水影响的关注加深。在《植物研究趋势》杂志上一篇新的综述文章中，她详细描述了植物在水中浸泡较长时间时发生的众多变化。
“洪水不同于其他气候相关的压力，因为它剥夺了植物的氧气，而氧气对它们的生长和发育至关重要，”吴姆比表示。洪水干扰植物的新陈代谢、能量生产和光合作用。它可以消灭有益细菌，同时鼓励土壤中的有害微生物，并削弱植物对烟草大蛾等疾病和害虫的防御。
吴姆比还警告说，洪水的增加威胁着多年来旨在增强植物对气候变化的韧性的研究。洪水可能妨碍改善土壤质量和微生物健康的项目，而土壤质量和微生物健康对农作物抵抗热和干旱等其他压力至关重要。此外，洪水可能破坏通过基因工程或植物育种取得的进展。
随着洪水频率和强度的预计上升——每升高1°C全球气温，洪水增加约7%——吴姆比强调需要科学家们考虑洪水影响，以确保在开发气候韧性作物方面的重要进展得以保留。
吴姆比与伊利诺伊大学卡尔·R·沃斯基基因组生物学研究所相关联。
