当植物遭受植食性昆虫侵害时,会释放特定的挥发性化合物作为“求救信号”,吸引天敌前来协助。自然界中,植物常面临多种昆虫的同时侵害,从而激活不同的防御信号通路。不同信号通路之间存在相互干扰甚至相互拮抗,从而减少挥发物释放量或者改变挥发物化学组分,进而降低对天敌的吸引力,削弱天敌“救援效率”。这一生物学现象背后的复杂分子机制,长期以来一直是植物与昆虫互作理论模型的研究热点。
近日,我院休闲所昆虫资源化利用团队与杭州师范大学生命与环境科学学院植物-昆虫-微生物互作研究组合作,在植物应对多种虫害的防御机制研究方面取得重要进展,研究结果以“Interference with phytohormone signaling by whiteflies differentially affects a plant’s attractiveness to a larval and an egg parasitoid of the cabbage white butterfly”为题发表于国际知名期刊《Journal of Experimental Botany》(JCR一区,IF=5.7)。
本研究阐述了白粉虱(Bemisia tabaci)与菜粉蝶(Pieris rapae)共同侵害拟南芥会显著减少由菜粉蝶幼虫取食诱导的挥发物释放,从而降低拟南芥对菜粉蝶幼虫寄生蜂(Cotesia rubecula)的吸引力。通过植物激素水平与基因表达分析,以及拟南芥突变体验证实验,证实烟粉虱对植物挥发物的干扰作用源于茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)之间相互拮抗,其中主要转录因子NPR1介导了这一机制,而与既往研究报道的WRKY70无关。值得注意的是,烟粉虱的共侵害对植物吸引菜粉蝶卵寄生蜂(Trichogramma chilonis)未产生显著影响,表明植物释放的“求救信号”对不同类型天敌具有特异性调控机制。这项研究有助于深入解析植物“智能”防御系统,为阐释植物—昆虫互作的分子机制提供了全新视角,并为精准调控植物挥发性物质释放、提升生物防控策略效能奠定了坚实的理论基础。
休闲所昆虫资源化利用团队李烨华副研究员为该论文第一通讯作者,本研究得到了南京市留学人员科技创新项目(2023年)的资助。
论文链接:https://doi.org/10.1111/nph.12106