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)信號途徑。兩途徑在信號傳導(dǎo)時存在廣泛的交叉互作，進(jìn)而影響各自介導(dǎo)的抗蟲功能。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JA-SA互作引發(fā)的揮發(fā)物釋放、抗蟲功能等下游效應(yīng)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(guān)抗蟲效應(yīng)，對研究茶樹抗蟲機(jī)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(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所陳宗懋院士團(tuán)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(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(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)時序、激發(fā)子濃度可影響茶樹JA-SA互作性質(zhì)，而激發(fā)子的種類僅影響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，JA途徑與SA途徑相互協(xié)同。而當(dāng)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(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。昆蟲行為試驗顯示，JA途徑介導(dǎo)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(chǎn)卵;SA途徑介導(dǎo)的茶樹揮發(fā)物可驅(qū)避E. grisescens雌蛾產(chǎn)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(dǎo)的茶樹揮發(fā)物對Apanteles sp.的吸引力比JA途徑介導(dǎo)的更強(qiáng)，且同時具備與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(jìn)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(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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