植物在蟲害為害時會誘導產生免疫力，中量大教師破解番茄“抗蟲兵法”

錢江晚報·小時新聞 記者 陳素萍 通訊員 王伊米

植物在漫長的演化中，為適應複雜的生長環境，往往會形成強大的防禦機制。近日，中國計量大學生命科學學院張蓬軍研究員破解了番茄獨特的“抗蟲兵法”。

其研究成果表明：番茄會根據自身的組成型防禦（constitutive defense）的強弱程度，來決定是否啟動誘導型防禦反應（inducible defense），以實現最佳的防禦效果。

日前，國際昆蟲學著名期刊《Pest Management Science》線上發表了張蓬軍為第一作者，俞曉平研究員為通訊作者，題為“Trade-off between defense priming by herbivore-induced plant volatiles and constitutive defense in tomato”的研究論文，解密了番茄的“智慧”防禦機制。

儘管科學家們已經發現，許多植物的揮發物釋放和組成防禦之間存在著動態平衡，但對這種透過揮發物調控的“預警”防禦和組成型防禦之間平衡關係的研究並不多。

“組成型防禦類似於我們自身的免疫力，而誘導型防禦則是植物在蟲害為害時才誘導產生的免疫力。”張蓬軍說，一般情況下，番茄受到昆蟲侵害後，會釋放出特異性氣味（植物揮發物），向周圍的番茄示警，啟用它們的“防禦系統”。

甜菜夜蛾是世界性害蟲。近幾年，在北京、上海、山東等地都曾出現過上千畝大白菜、大蔥和部分番杏及苜蓿遭受蟲害，造成絕收的現象。

研究人員對MM、CM、35s：：prosys三個番茄品種進行了對比分析，結果發現只有MM在應對甜菜夜蛾蟲害時，其釋放的揮發物能夠向鄰近番茄預警。

對番茄揮發物的成分分析，是本次實驗的關鍵。

研究人員收集並分析了揮發物，結果表明只有MM植株經甜菜夜蛾取食後β-ocimene和linalool釋放量顯著增加。

他們還透過測定在健康植株葉片上飼養的甜菜夜蛾幼蟲的增重變化，以及健康植株的組成性PI-II蛋白的含量，比較了三個番茄品系的組成抗性水平，結果表明35s：：prosys的組成抗蟲性最強，CM次之，MM的抗蟲性最弱。

“組成性抗性較弱的植物更容易產生揮發物，從而調動它的‘預警’防禦系統來抗蟲。”張蓬軍說，這一結果也提醒科研工作者以及植物保護技術員，未來在利用揮發物進行害蟲防治時，應充分考量作物組成性抗性與其揮發物調控的誘導抗性間的平衡關係。

為何會對番茄“情有獨鍾”？

張蓬軍表示，首先番茄作為一種重要的經濟作物，每年蟲害對番茄產業帶來巨大損失；其次番茄揮發物調控植物間資訊傳遞的現象比較明顯。

下一步，他將在實驗中引入更多的番茄品種，並對揮發物調控番茄防禦反應的分子機制進行更深入的研究。

去年，張蓬軍曾作為第一作者在國際頂尖期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）線上發表研究論文，揭示了外來入侵害蟲煙粉蝨種群快速擴散的新機制，即煙粉蝨如何利用植物揮發物“誘騙”鄰近植物產生錯誤的防禦反應。