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　　玉米產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)多年穩(wěn)居世界第一，在我國(guó)和全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上占有重要地位，而蟲(chóng)害是玉米穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的嚴(yán)重障礙。粘蟲(chóng)（Mythimna separata ）是我國(guó)玉米生產(chǎn)面臨的重要威脅之一，其取食造不但成大量玉米減產(chǎn)，每年防治粘蟲(chóng)必須使用大量農(nóng)藥，造成了不可忽視的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。了解粘蟲(chóng)和玉米間如何相互作用對(duì)培育新型抗蟲(chóng)玉米有重要意義。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團(tuán)隊(duì)吳建強(qiáng)課題組先期研究表明，玉米可以特異識(shí)別粘蟲(chóng)口腔分泌物中的激發(fā)子，啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達(dá)，以及合成和積累抗蟲(chóng)相關(guān)次生代謝產(chǎn)物（如丁布類化合物），從而增強(qiáng)自身對(duì)粘蟲(chóng)的抗性（相關(guān)鏈接），然而在粘蟲(chóng)危害后，蟲(chóng)害誘導(dǎo)的信號(hào)在同一片葉子中的傳遞模式為沿著從葉基部到葉尖方向傳遞，表現(xiàn)為誘導(dǎo)茉莉酸的合成以及丁布的積累，且此信號(hào)在30分鐘內(nèi)即可傳遞到另外的葉片（系統(tǒng)葉片），并誘導(dǎo)系統(tǒng)葉片增加丁布類物質(zhì)的含量（相關(guān)鏈接）。但是這種誘導(dǎo)系統(tǒng)葉片增加抗蟲(chóng)化合物的功能，在生態(tài)學(xué)上的意義如何，是否，以及多長(zhǎng)時(shí)間可以增強(qiáng)/預(yù)警系統(tǒng)葉片對(duì)害蟲(chóng)的抗性，有待深入研究。 

　　吳建強(qiáng)課題組深入分析了玉米葉片受到不同程度的機(jī)械損傷及模擬粘蟲(chóng)取食處理時(shí)，在不同時(shí)間后系統(tǒng)葉片中激素茉莉酸、次生代謝產(chǎn)物丁布類物質(zhì)、以及系統(tǒng)葉片對(duì)粘蟲(chóng)的抗性響應(yīng)后發(fā)現(xiàn)，模擬粘蟲(chóng)危害處理的3天、7天，以及12天后，對(duì)系統(tǒng)葉片的抗蟲(chóng)功能都有預(yù)警作用。表現(xiàn)為在系統(tǒng)葉片中的抗蟲(chóng)相關(guān)激素茉莉酸、抗蟲(chóng)化合物丁布類物質(zhì)的積累在沒(méi)有受進(jìn)一步蟲(chóng)害誘導(dǎo)時(shí)候，和健康植物沒(méi)有差別，但是在第二次蟲(chóng)害誘導(dǎo)后，相較于沒(méi)有受過(guò)第一次蟲(chóng)害誘導(dǎo)的玉米，其積累更多的茉莉酸及丁布類物質(zhì)，與之對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)葉片對(duì)粘蟲(chóng)的抗性也增強(qiáng)，這種預(yù)警系統(tǒng)葉片對(duì)粘蟲(chóng)的抗性響應(yīng)，與真實(shí)的粘蟲(chóng)取食誘導(dǎo)是一致的。這種預(yù)警功能，和第一次蟲(chóng)害刺激的強(qiáng)度也相關(guān)，較弱的蟲(chóng)害處理不能起到預(yù)警增強(qiáng)第二次蟲(chóng)害誘導(dǎo)的抗蟲(chóng)性。通過(guò)突變體玉米的驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)粘蟲(chóng)取食預(yù)警的系統(tǒng)葉片抗性，依賴于茉莉酸信號(hào)途徑以及丁布類化合物的積累。轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn)，此調(diào)控過(guò)程和很多抗性相關(guān)基因的誘導(dǎo)/抑制表達(dá)相關(guān)。 

　　該研究揭示了玉米在受到第一次害蟲(chóng)危害后，如何長(zhǎng)期記憶并預(yù)警系統(tǒng)葉片對(duì)第二次害蟲(chóng)的抗蟲(chóng)反應(yīng)，以增強(qiáng)系統(tǒng)葉片的抗蟲(chóng)反應(yīng)，以及在此過(guò)程中，茉莉酸信號(hào)系統(tǒng)以及丁布類化合物起到的核心功能。本研究為抗蟲(chóng)玉米的分子育種，提供理論參考。 

　　相關(guān)研究結(jié)果以“Mythimna separata herbivory primes maize resistance in systemic leaves”為題在TOP10 綜合性期刊Journal of Experimental Botany上發(fā)表。中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所Saif ul Malook為共同第一作者，吳建強(qiáng)研究員為論文通訊作者。該研究得到了NSFC-云南省聯(lián)合基金、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中科院CAS-TWAS院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金的支持。 

　　文章鏈接 

圖1.  模擬粘蟲(chóng)危害不同時(shí)間后（A）和真實(shí)粘蟲(chóng)取食（B）均可預(yù)警系統(tǒng)葉片對(duì)粘蟲(chóng)的抗性。