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虫害诱导水稻挥发物可增强邻近水稻抗虫性

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  近日,中国农业科学院植物保护研究所抗病虫作物生态安全评价与利用创新团队系统研究了虫害诱导植物挥发物(HIPVs)在稻株间信息交流过程中发挥的生态调控功能,发现二化螟为害诱导的水稻挥发物可以被邻近稻株感知和识别,迅速启动防御准备,当邻近水稻遭受二化螟为害时能够启动更快更强的防御反应,揭示了虫害诱导挥发物调控邻近稻株抗虫防御反应的生化和分子机理。研究结果以封面文章发表在《新植物学家(New Phytologist)》。

  

 

  在植物与植物交流中,虫害诱导植物挥发物可以被邻近植物识别,迅速进入“预警状态”,为后续潜在虫害胁迫提前做好防御准备。当虫害来临时,处于“预警状态”的植物会表现出更快的反应能力、更强的抗性和耐受性。该现象在玉米、番茄和茶树等多种植物中均有报道,但具体的分子和生化机制有待深入解析。水稻是我国重要的粮食作物,通常密集种植,因此虫害诱导挥发物在稻株间互作中可能发挥重要作用,然而有关虫害诱导挥发物介导的稻株间信息交流的研究少有报道。

  研究结果显示,暴露于二化螟诱导挥发物的稻株在二化螟为害时,稻株组织中茉莉酸和蛋白酶抑制剂途径相关基因表达显著上调,茉莉酸和蛋白酶抑制剂的含量也随之提高,显著抑制二化螟幼虫的生长发育。此外,暴露于二化螟诱导挥发物的稻株,受二化螟为害后其挥发物的释放量明显增加,增强了邻近稻株的间接防御反应。

  该研究系统揭示了二化螟为害诱导水稻挥发物对邻近稻株直接和间接抗虫防御的调控机理,有助于深入理解植物-植物、植物-植食性昆虫间的协同进化关系和机制,同时也为制定稻田害虫绿色防控新策略和新技术提供了理论基础。

  该研究得到了国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

  原文链接:https://doi.org/10.1111/nph.18548

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