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　　在自然界中，植物能夠感知局部的脅迫，并產(chǎn)生某些系統(tǒng)性信號以介導(dǎo)整個植物的生理響應(yīng)。植物的系統(tǒng)性響應(yīng)至少存在三種類型：對病原體的系統(tǒng)性獲得抗性（systemic acquired resistance）、對損傷和昆蟲取食的系統(tǒng)性損傷響應(yīng)（systemic wound response）以及對非生物脅迫的系統(tǒng)性獲得適應(yīng)（systemic acquired acclimation）。損傷或昆蟲取食誘導(dǎo)的系統(tǒng)性信號已在單子葉植物和雙子葉植物中得到了證實，并且對于植物防御昆蟲的取食至關(guān)重要。然而，損傷或昆蟲取食誘導(dǎo)的植物系統(tǒng)性信號的本質(zhì)和進化仍然不清楚。目前，嫁接技術(shù)廣泛用于植物系統(tǒng)性信號的研究，但是不同科屬雙子葉植物之間的嫁接十分困難，單子葉植物更是難以嫁接。作為廣譜性寄生植物，菟絲子可以寄生在系統(tǒng)發(fā)育距離較遠(yuǎn)的不同物種上。菟絲子維管束系統(tǒng)與寄主植物維管組織相融合，從而獲得寄主水分、營養(yǎng)。中國科學(xué)院昆明植物研究所吳建強研究團隊的前期工作表明，菟絲子能夠在不同寄主間傳遞抗蟲信號、鹽脅迫信號以及營養(yǎng)信號。因此，菟絲子—寄主互作系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)嫁接技術(shù)的限制，是植物系統(tǒng)性信號研究的又一個嶄新的體系。

　　近期，吳建強團隊利用菟絲子連接的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的不同維管植物，探討了昆蟲取食誘導(dǎo)的植物系統(tǒng)性信號的進化保守性。由于田野菟絲子（Cuscuta campestris）無法在大部分單子葉植物和蕨類植物上獨立生存，所以該研究首先將菟絲子寄生于其天然寄主（如擬南芥、青蔥或者煙草），然后進一步寄生到菟絲子的非天然寄主上（如玉米和腎蕨），從而構(gòu)建菟絲子連接的植物集群（圖1），進一步利用該植物集群研究昆蟲取食誘導(dǎo)的植物系統(tǒng)性響應(yīng)。結(jié)果表明，昆蟲取食誘導(dǎo)的系統(tǒng)性信號可以通過菟絲子在單子葉植物和雙子葉植物之間，甚至在蕨類植物和雙子葉植物之間傳遞，并且可以增強信號接收植物的防御能力（圖2）。因此，該研究推斷昆蟲取食誘導(dǎo)的系統(tǒng)性信號可能在維管植物中十分保守。此外，該研究還證明了茉莉酸途徑可能是維管植物中系統(tǒng)性信號物質(zhì)的生物合成和/或傳遞的一個古老調(diào)節(jié)因子。該研究揭示了昆蟲取食誘導(dǎo)的系統(tǒng)性信號在維管植物的進化中高度保守，為系統(tǒng)信號的本質(zhì)和進化提供了新的見解。 

　　該研究成果以“Herbivory-induced systemic signals are likely evolutionarily conserved in euphyllophytes ”為題發(fā)表在Journal of Experimental Botany雜志上，中國科學(xué)院昆明植物研究所助理研究員雷云霆為該論文第一作者，吳建強研究員為通訊作者，博士后許宇星、張井雄和宋娟參與了該研究工作。該項目得到中國科學(xué)院生物互作卓越中心、中國科學(xué)院B類先導(dǎo)專項培育項目、國家自然科學(xué)基金項目、中國科學(xué)院國際合作項目以及中國博士后科學(xué)基金等經(jīng)費的支持。 

　　文章鏈接 

圖1. 菟絲子連接的擬南芥-玉米、青蔥-玉米和煙草-腎蕨植物集群。 

圖2. 菟絲子將昆蟲取食誘導(dǎo)的系統(tǒng)性信號從腎蕨傳遞給煙草