近日，中國(guó)農(nóng)科院植物保護(hù)研究所抗病蟲(chóng)作物生態(tài)安全評(píng)價(jià)與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)研究了蟲(chóng)害誘導(dǎo)植物揮發(fā)物（HIPVs）在稻株間信息交流過(guò)程中發(fā)揮的生態(tài)調(diào)控功能，發(fā)現(xiàn)二化螟為害誘導(dǎo)的水稻揮發(fā)物可以被鄰近稻株感知和識(shí)別，并迅速啟動(dòng)防御準(zhǔn)備，當(dāng)鄰近水稻遭受二化螟為害時(shí)能夠啟動(dòng)更快更強(qiáng)的防御反應(yīng)。
該研究揭示了蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物調(diào)控鄰近稻株抗蟲(chóng)防御反應(yīng)的生化和分子機(jī)理，研究結(jié)果以封面文章發(fā)表在《新植物學(xué)家（New Phytologist）》。
據(jù)介紹，在植物與植物交流中，蟲(chóng)害誘導(dǎo)植物揮發(fā)物可以被鄰近植物識(shí)別，迅速進(jìn)入“預(yù)警狀態(tài)”，為后續(xù)潛在蟲(chóng)害脅迫提前做好防御準(zhǔn)備。當(dāng)蟲(chóng)害來(lái)臨時(shí)，處于“預(yù)警狀態(tài)”的植物會(huì)表現(xiàn)出更快的反應(yīng)能力、更強(qiáng)的抗性和耐受性。
該現(xiàn)象在玉米、番茄和茶樹(shù)等多種植物中均有報(bào)道，但具體的分子和生化機(jī)制有待深入解析。水稻是我國(guó)重要的糧食作物，通常密集種植，因此蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物在稻株間互作中可能發(fā)揮重要作用，然而有關(guān)蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物介導(dǎo)的稻株間信息交流的研究少有報(bào)道。
研究結(jié)果顯示，暴露于二化螟誘導(dǎo)揮發(fā)物的稻株在二化螟為害時(shí)，稻株組織中茉莉酸和蛋白酶抑制劑途徑相關(guān)基因表達(dá)顯著上調(diào)，茉莉酸和蛋白酶抑制劑的含量也隨之提高，顯著抑制二化螟幼蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育。此外，暴露于二化螟誘導(dǎo)揮發(fā)物的稻株，受二化螟為害后其揮發(fā)物的釋放量明顯增加，增強(qiáng)了鄰近稻株的間接防御反應(yīng)。
該研究系統(tǒng)揭示了二化螟為害誘導(dǎo)水稻揮發(fā)物對(duì)鄰近稻株直接和間接抗蟲(chóng)防御的調(diào)控機(jī)理，有助于深入理解植物-植物、植物-植食性昆蟲(chóng)間的協(xié)同進(jìn)化關(guān)系和機(jī)制，同時(shí)也為制定稻田害蟲(chóng)綠色防控新策略和新技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。