植物如何变得有毒，为什么？ 植物为了保护自己而变得有毒似乎很明显，但投资化学防御并不便宜。 因此，人们认为不同的器官会有不同的毒性，这取决于它们对植物的价值和攻击的可能性。
Karen Martinez-Swatson 及其同事进行了调查 的防御 刺槐, 致命的胡萝卜. 俗名听起来像是个笑话，但这种植物的毒素对任何愚蠢到吃它的人都有严重的影响。
“来自 Thapsia garganica 的抗食草化合物已经使用了几千年，”该论文的共同作者克里斯托弗巴恩斯说。 “有古罗马人使用这种植物节食的记录，毒胡萝卜素引起的疾病和腹泻可能非常有效（但绝对不推荐）。 最近，mipsagargin（毒胡萝卜素的前药）被用于临床试验以治疗皮肤癌。 通过实验室实验，也有证据表明毒胡萝卜素对许多不同的真核生物也具有极大的毒性。”
巴恩斯解释说，该项目是许多作者之间的合作，由 Martiz-Swatson 发起。 “该项目源自 Karen Martinez-Swatson 的 ERC 资助的整个 Thapsia 属的博士研究，因为它们都产生毒胡萝卜素。 她对不同物种之间防御化合物的变化很感兴趣，但也发现了单个物种中毒胡萝卜素的巨大差异。”
“它在自然界和社会中的用途引起了我对这种植物的关注，”巴恩斯补充道。 “凭借我的生态学背景，我很想知道为什么距离相对较近的同一物种的防御化合物会有如此大的差异。 在阅读有关植物化学防御物种变异的文献后，我发现对于植物变异的不同组成部分（例如不同组织类型和时间变异之间）有不同的模型，甚至有多个模型预测相同的东西会给出不同的预测。 经过一些困惑之后，我们决定同时测试多个模型并查看哪个模型给出了最好的结果会更有意义。
该测试来自对伊维萨岛致命胡萝卜的调查。 该团队着手在六个地点对致命的胡萝卜进行采样，并对它们进行测试，以了解它们的化学有效载荷如何变化。 结果可以与植物防御模型的预测进行比较。 最佳防御理论 (ODT) 认为，防御投资会以繁殖成功为代价。 该模型特别有趣，因为它预测了工厂的哪些部分将受到最严密的保护。 ODT 表明，与营养组织相比，花朵作为生殖系统的一部分，最受保护。
生长速率假说（GRH）研究植物在遭受食草动物攻击后如何再生。如果资源匮乏且再生困难，GRH 预测植物会将更多资源用于防御。因此，岛上营养最贫瘠地区的胡萝卜应该具有最强的防御能力。生长分化平衡假说（GDBH）也关注可用资源，但两者略有不同。作者在论文中指出：“根据 GDBH，植物的光合产物利用由两个过程调控。生长是指任何需要大量细胞分裂和伸长的过程，例如根、茎和叶的形成；而分化则涵盖其他所有过程，包括防御食草动物……营养和水分的缺乏被认为比光合作用更能减缓生长。因此，随着碳水化合物在植物体内积累，分化过程对植物适应性的降低作用也随之减弱。生长和分化被认为是互斥的。因此，在资源丰富的环境（竞争激烈）中，植物会投资于基于生长的策略；而在资源匮乏的环境（竞争较弱）中，植物则会投资于基于分化的策略。”
这项田间调查计划分三次进行，从2015年5月开始，到6月底结束。计划是在胡萝卜生命周期的不同阶段采集样本，正如论文中所述：“采样目标是在结果前（此时叶片活跃）、结果期间以及结果后（此时叶片衰老）进行。” 但实际情况并非完全如此简单。
“在伊维萨岛的实地考察当然很有趣，”巴恩斯说，“那是一个令人惊叹的岛屿，拥有美丽的山脉和迷人的植物群。重要的是，该岛也是……” 加尔加尼卡这种植物的自然分布范围很广。事实证明，它在温室中栽培极其困难，因此岛上正在建立农场，目前只能从野生种群的种子中分离出毒胡萝卜素。这确实带来了诸多挑战，最显著的是，地上生物量在盛夏时节会枯萎，导致在此期间很难找到胡萝卜进行采样。此外，这种植物通常成小簇生长，而且生长速度非常缓慢。我们的采样方法具有破坏性，因此，采样会对当地种群造成过大的影响，我们认为这样做不符合伦理道德。
那么，哪个模型最准确呢？巴恩斯说，某种程度上，最令人惊讶的结果并非答案本身，而是提出这个问题的必要性。“对我而言，我们最有趣的发现之一甚至在项目启动之前就出现了，那就是在预测物种内部化学防御的变异方面，我们发现了与文献相悖的观点。展望未来，我强烈建议研究人员在我们的工作基础上，继续使用多个模型验证他们的发现，并不断完善和整合这些模型，最终形成一个统一的模型。此外，我还发现 T. garganica 能够抑制真菌共生这一现象非常有趣。”
植物与真菌的关系错综复杂。许多真菌具有致病性，而另一些则有益。它们可以帮助植物防御，或者在植物根系之外形成网络，获取养分。“我花了很多时间研究植物为何拥有不同的真菌群落，例如，植物需要消耗能量来维持菌根真菌，”巴恩斯说。“起初，我很担心我们的宏条形码测序结果有误，直到进一步的测试证实，毒胡萝卜素能够抑制真菌生长。未来我想深入研究的是，为什么有些植物在没有（或极少）真菌相互作用的情况下反而生长得更好。”
研究结果表明，目前还没有一种植物防御模型能够同时适用于植物组织和环境关系。因此，仍然没有简便的方法来找到“最致命”的胡萝卜。尽管如此，植物本身及其产生的化学物质仍然值得关注。“我认为这些化合物非常有趣，因为它们通常具有生物活性，这意味着它们会与生物体相互作用并对其产生某种影响。虽然其中许多影响是负面的，但它们也是药物的重要来源。如果我们了解这些化合物的产生原因，就意味着我们可以简化新药的研发流程，例如，筛选植物在干旱环境中用于防御昆虫的化合物。”
