茉莉酸(jasmonic acid, JA)，水楊酸(salicylic acid, SA)途徑是植物體內兩條主要的抗性相關信號途徑。兩途徑在信號傳導時存在廣泛的交叉互作，進而影響各自介導的抗蟲功能。目前，關于JA-SA途徑互作的研究多集中于解析兩途徑互作的分子機制，且多數(shù)報導中兩途徑表現(xiàn)為相互拮抗。由于缺乏有效的研究方法，對JA-SA互作引發(fā)的揮發(fā)物釋放、抗蟲功能等下游效應研究較少。茶樹是多年生木本植物，也是全球重要的飲料作物。解析茶樹的JA-SA互作規(guī)律及相關抗蟲效應，對研究茶樹抗蟲機制、提高茶樹抗性以及抗蟲激發(fā)子的開發(fā)與利用等方面有重要意義。
近日，Horticulture Research上線了(Advance Access)中國農業(yè)科學院茶葉研究所陳宗懋院士團隊題為Enhanced volatile emissions and anti-herbivore functions mediated by the synergism between jasmonic acid and salicylic acid pathways in tea plants的研究論文。
研究人員構建了基于揮發(fā)物分析研究JA-SA互作的理論模型，并利用該模型結合化學生態(tài)學方法研究了在JA和SA兩途徑的激發(fā)時序、激發(fā)子種類、激發(fā)子濃度等因素的影響下，茶樹的JA-SA互作規(guī)律及相關的揮發(fā)物釋放變化與抗灰茶尺蠖(Ectropis grisescens)功能。結果表明，兩途徑的激發(fā)時序、激發(fā)子濃度可影響茶樹JA-SA互作性質，而激發(fā)子的種類僅影響JA-SA的互作強度。當兩途徑間隔24 h激活且JA激發(fā)子濃度較低時，JA途徑與SA途徑相互協(xié)同。而當兩途徑同時激活時，JA途徑對SA途徑拮抗。JA-SA途徑的協(xié)同互作最高可使揮發(fā)物整體中JA途徑介導的揮發(fā)物釋放量提升7.9倍，組分數(shù)增加11種;SA途徑介導的揮發(fā)物釋放量提升4.2倍。昆蟲行為試驗顯示，JA途徑介導的茶樹揮發(fā)物可吸引E. grisescens的天敵單白綿絨繭蜂Apanteles sp.，但也可吸引E. grisescens雌蛾產卵;SA途徑介導的茶樹揮發(fā)物可驅避E. grisescens雌蛾產卵，但對Apanteles sp.無引誘作用。相比之下，JA-SA途徑協(xié)同互作介導的茶樹揮發(fā)物對Apanteles sp.的吸引力比JA途徑介導的更強，且同時具備與SA途徑介導強度相當?shù)尿尡蹺. grisescens雌蛾產卵的作用。該研究強調了非同時激活對于JA-SA途徑協(xié)同互作的重要性，JA-SA的協(xié)同互作可進一步提升茶樹的抗蟲功能、豐富茶樹的抗蟲表現(xiàn)。
圖2 茶樹JA-SA協(xié)同互作對灰茶尺蠖和單白綿絨繭蜂行為的影響
中國農業(yè)科學院茶葉研究所博士生焦龍為論文第一作者。中國農業(yè)科學院茶葉研究所陳宗懋院士、蔡曉明副研究員為該論文的通訊作者。本研究得到了現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系項目(CARS-19)、國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0200900)和浙江省重點研發(fā)項目(2019C02033)的資助。
來源：園藝研究
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