茉莉酸(jasmonic acid, JA)，水楊酸(salicylic acid, SA)途徑是植物體內(nèi)兩條主要的抗性相關(guān)信號(hào)途徑。兩途徑在信號(hào)傳導(dǎo)時(shí)存在廣泛的交叉互作，進(jìn)而影響各自介導(dǎo)的抗蟲(chóng)功能。目前，關(guān)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(jī)制，且多數(shù)報(bào)導(dǎo)中兩途徑表現(xiàn)為相互拮抗。由于缺乏有效的研究方法，對(duì)JA-SA互作引發(fā)的揮發(fā)物釋放、抗蟲(chóng)功能等下游效應(yīng)研究較少。茶樹(shù)是多年生木本植物，也是全球重要的飲料作物。解析茶樹(shù)的JA-SA互作規(guī)律及相關(guān)抗蟲(chóng)效應(yīng)，對(duì)研究茶樹(shù)抗蟲(chóng)機(jī)制、提高茶樹(shù)抗性以及抗蟲(chóng)激發(fā)子的開(kāi)發(fā)與利用等方面有重要意義。
近日，Horticulture Research上線(xiàn)了(Advance Access)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所陳宗懋院士團(tuán)隊(duì)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(gòu)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(jié)合化學(xué)生態(tài)學(xué)方法研究了在JA和SA兩途徑的激發(fā)時(shí)序、激發(fā)子種類(lèi)、激發(fā)子濃度等因素的影響下，茶樹(shù)的JA-SA互作規(guī)律及相關(guān)的揮發(fā)物釋放變化與抗灰茶尺蠖(Ectropis grisescens)功能。結(jié)果表明，兩途徑的激發(fā)時(shí)序、激發(fā)子濃度可影響茶樹(shù)JA-SA互作性質(zhì)，而激發(fā)子的種類(lèi)僅影響JA-SA的互作強(qiáng)度。當(dāng)兩途徑間隔24 h激活且JA激發(fā)子濃度較低時(shí)，JA途徑與SA途徑相互協(xié)同。而當(dāng)兩途徑同時(shí)激活時(shí)，JA途徑對(duì)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(dǎo)的揮發(fā)物釋放量提升7.9倍，組分?jǐn)?shù)增加11種;SA途徑介導(dǎo)的揮發(fā)物釋放量提升4.2倍。昆蟲(chóng)行為試驗(yàn)顯示，JA途徑介導(dǎo)的茶樹(shù)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(chǎn)卵;SA途徑介導(dǎo)的茶樹(shù)揮發(fā)物可驅(qū)避E. grisescens雌蛾產(chǎn)卵，但對(duì)Apanteles sp.無(wú)引誘作用。相比之下，JA-SA途徑協(xié)同互作介導(dǎo)的茶樹(shù)揮發(fā)物對(duì)Apanteles sp.的吸引力比JA途徑介導(dǎo)的更強(qiáng)，且同時(shí)具備與SA途徑介導(dǎo)強(qiáng)度相當(dāng)?shù)尿?qū)避E. grisescens雌蛾產(chǎn)卵的作用。該研究強(qiáng)調(diào)了非同時(shí)激活對(duì)于JA-SA途徑協(xié)同互作的重要性，JA-SA的協(xié)同互作可進(jìn)一步提升茶樹(shù)的抗蟲(chóng)功能、豐富茶樹(shù)的抗蟲(chóng)表現(xiàn)。
圖2 茶樹(shù)JA-SA協(xié)同互作對(duì)灰茶尺蠖和單白綿絨繭蜂行為的影響
中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所博士生焦龍為論文第一作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-19)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0200900)和浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(2019C02033)的資助。
來(lái)源：園藝研究
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