作者:崔雪芹 王伊米 来源:中国科学报 发布时间:2020/4/16 21:42:10
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科研人员破解番茄“抗虫兵法”

 

4月11日,昆虫学期刊《害虫管理科学》发表了中国计量大学生命科学学院研究员张蓬军等的研究论文,解密了番茄的“智能”防御机制,破解了番茄独特的“抗虫兵法”。

其研究成果表明:番茄会根据自身的组成型防御的强弱程度,来决定是否启动诱导型防御反应,以实现最佳的防御效果。

植物在漫长的演化中,为适应复杂的生长环境,往往会形成强大的防御机制。尽管科学家们已经发现,许多植物的挥发物释放和组成防御之间存在着动态平衡,但对这种通过挥发物调控的“预警”防御和组成型防御之间平衡关系的研究并不多。

“组成型防御类似于我们自身的免疫力,而诱导型防御则是植物在虫害为害时才诱导产生的免疫力。”张蓬军告诉《中国科学报》,一般情况下,番茄受到昆虫侵害后,会释放出特异性气味(植物挥发物),向周围的番茄示警,激活它们的“防御系统”。

甜菜夜蛾是世界性害虫。近几年,在北京、上海、山东等地都曾出现过上千亩大白菜、大葱和部分番杏及苜蓿遭受虫害,造成绝收的现象。研究人员对MM、CM、35s::prosys三个番茄品种进行了对比分析,结果发现只有MM在应对甜菜夜蛾虫害时,其释放的挥发物能够向邻近番茄预警。

对番茄挥发物的成分分析是本次实验的关键。研究人员收集并分析了挥发物,结果表明只有MM植株经甜菜夜蛾取食后β-ocimene和linalool释放量显著增加。他们还通过测定在健康植株叶片上饲养的甜菜夜蛾幼虫的增重变化,以及健康植株的组成性PI-II蛋白的含量,比较了三个番茄品系的组成抗性水平,结果表明35s::prosys的组成抗虫性最强,CM次之,MM的抗虫性最弱。

“组成性抗性较弱的植物更容易产生挥发物,从而调动它的‘预警’防御系统来抗虫。”张蓬军说,这一结果也提醒科研工作者以及植物保护技术员,未来在利用挥发物进行害虫防治时,应充分考量作物组成性抗性与其挥发物调控的诱导抗性间的平衡关系。

为何会对番茄“情有独钟”?张蓬军表示,首先番茄作为一种重要的经济作物,每年虫害对番茄产业带来巨大损失;其次番茄挥发物调控植物间信息传递的现象比较明显。下一步,他将在实验中引入更多的番茄品种,并对挥发物调控番茄防御反应的分子机制进行更深入的研究。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/ps.5720

 
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