蔬菜所揭示昆虫-病毒-寄主植物互作关系

 

近日，从中国农业科学院蔬菜花卉研究所获悉，由张友军研究员领衔的蔬菜虫害防控创新团队利用生物学、生态学和分子生物学方法并结合突变体材料的应用，发现植物诱导产生的防御途径可通过相互间的“通话”调控不同有害生物种群的暴发。

据悉，植物-昆虫-病原物在长期的进化过程中形成了复杂的互作关系。昆虫和病原物危害寄主植物，寄主植物则通过诱导产生的防御机制来抵御这种危害。植物产生的防御机制主要有茉莉酸（JA）途径、水杨酸（SA）途径和乙烯（ET）途径等。通常来说，茉莉酸途径主要由昆虫取食植物组织激活而形成，而水杨酸途径主要由病原物侵染植物组织激活。在自然环境中，植物往往同时受到昆虫和病原物的共同为害，这可能导致植物激活不同的防御途径，并在这些途径间形成“通话”效应。

烟粉虱是一种世界性的重大农业害虫，可传播至少240种植物病毒病。番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）是一类由烟粉虱传播的单链环状植物病毒。二斑叶螨则是危害番茄植物的常见螨类。蔬菜虫害防控创新团队研究发现，TYLCV与烟粉虱互作能显著地抑制番茄植物的JA防御反应，从而促进烟粉虱种群增长，但在二斑叶螨与TYLCV和烟粉虱共存的情况下，这种促进作用消失。相反，在二斑叶螨、TYLCV和烟粉虱三者共存的情况下却能显著地增加二斑叶螨在番茄植物上的产卵量。进一步利用JA和SA突变体番茄研究发现，造成这种生物学差异的原因在于不同的有害生物组合共同危害植株时导致了不同防御途径间的“通话”效应。在三者共存情况下下，抑制的JA效应受到诱导的SA途径的调控；而在仅有TYLCV与烟粉虱情况下，抑制的JA效应不受SA途径的调控。研究结果为揭示有害生物种群暴发的分子机制，针对性地开发有害生物防治方法有重要的理论与实际意义。