一、Plant Cell | 福建农林大学吴双团队与中国农科学院蔬菜花卉研究所张友军团队合作揭示番茄感受虫害，建立早期防御体系的机制

植物在生长过程中常常受到虫害的威胁，尤其是植食性昆虫的侵袭。然而，这些植食性昆虫在取食之前，往往在植物表面反复爬行，选择合适的取食和产卵的地点。这个过程中，害虫与植物最外层的表皮毛大量接触。虽然表皮毛已被认为是植物防御的第一道屏障，但它是否能够在昆虫取食和虫害大量爆发前，作为一种早期预警系统主动响应，并帮助植物做好防御，仍然是个未解之谜。

近日，福建农林大学吴双团队和中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队合作完成的题为“Different multicellular trichome types coordinate herbivore mechanosensing and defense in tomato”的研究成果在The plant cell 在线发表。该研究揭示了番茄长的指状表皮毛能够有效探测到食草动物施加的机械力，从而启动早期的预警系统。同期，The plant cell也在线了题为“Well prepared: How trichome polymorphism creates an early-warning system against herbivory”的评论文章，对该研究进行了点评。

研究人员在最初的观察中发现，当棉铃虫爬过番茄叶片时，主要触碰到长的指状表皮毛，而短的腺毛虽然在防御中已有公认的作用，却很少受到机械刺激（图1A）。有趣的是，昆虫虽未直接接触短腺毛，但其移动却显著激活了短的腺毛中抗虫代谢酶SlTPSs的表达（图1B），这一发现促使研究人员进一步探讨不同类型表皮毛之间是否存在信号交流。

进一步研究发现，长的指状表皮毛富含钙离子，能够充当钙库。当棉铃虫在叶片表面爬行时，长的指状表皮毛通过被激活的钙波向短腺毛传递信号，这一信号传递导致腺毛中的钙离子浓度短暂升高，随之迅速诱导短毛腺体中茉莉酸的大量合成。茉莉酸信号通路中关键因子MYC1在腺体中特异性表达水平显著升高，从而启动了挥发性驱虫物质萜烯类物质的大量合成，这种级联反应显著提高了番茄对害虫的防御能力。

有趣的是，并非所有长的指状毛状体都能引发这种反应。研究人员发现，基部细胞的存在是表皮毛传递机械信号的关键，当表皮毛的基部细胞缺失时，即使施加机械刺激，表皮毛也无法启动钙波信号传递。

进一步的抗虫实验表明，番茄不同类型表皮毛的协同对建立早期防御中至关重要。当长的指状表皮毛比例增加时，植物对草食昆虫的基础抗性显著提升，机械刺激所触发的防御反应也明显增强。然而，当长的指状表皮毛消失或其基部细胞缺失时，植物的抗虫能力显著下降，感受机械诱导预警的能力随之减弱。

该研究证明，长的指状表皮毛作为昆虫爬行的机械刺激感受器，在基部细胞的协助下传递并放大钙波，将机械刺激信号传导至邻近的腺毛，激活腺毛和叶片中的茉莉酸信号，建立了基于代谢的预防性防御机制。

该研究得到了国家基金委自然科学基金等项目资助。福建农林大学生命科学学院在读博士生孙超和未来技术学院博士生魏金波为该研究的共同第一作者。福建农林大学未来技术学院吴双教授和中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军教授为论文共同通讯作者。中科院分子植物科学卓越创新中心晁代印团队也做了重要贡献。福建农林大学未来技术学院本科生顾昕云和园艺学院本科生吴柯蒙也为项目完成做了较大贡献。

二、Plant Cell | 福建农林大学/中国热带农业科学院吕培涛团队揭示香蕉果皮软化和成熟的转录调控网络

香蕉（Musa spp.）是果粮兼用的热带重要经济作物，世界上鲜果贸易量最大的水果，也是世界上热区4亿多人口的主食和食物来源。其产业的健康发展对热带地区的社会稳定和经济发展具有重要意义。作为典型的呼吸跃变型果实，香蕉在成熟过程中果皮会快速软化，易引起果指的脱落，脱落后的香蕉果指极易受到病虫害的侵染。果实/皮软化是大多数果实成熟的必经过程，但不可控的软化会影响果实的货架期、品质和市场价值。因此，深入理解果实/皮的软化调控机制，对于减缓果实的软化进程、延长货架期至关重要。

10月18日，福建农林大学/中国热带农业科学院吕培涛团队在The Plant Cell在线发表了题为The MaNAP1-MaMADS1 transcription factor module mediates ethylene-regulated peel softening and ripening in banana的研究论文，揭示了香蕉果实成熟过程中果皮软化和果指脱落的调控机制，对香蕉产业的安全生产具有重要的理论和实践指导价值。

该研究自主构建并分析了香蕉果实成熟过程果指脱落区（DZ）和中间区（CZ）果皮组织的转录组、染色质可及性、4种组蛋白（H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac和H3K27me3）修饰以及7个成熟关键转录因子的ChIP-seq/DAP-seq数据，以此构建香蕉果实成熟过程中果皮软化及脱落的精细层级调控网络。

该研究发现，在未经乙烯处理的绿熟期香蕉中，成熟关键转录因子和细胞壁相关基因（CWR）都处于低表达水平，是由于该时期细胞的染色质处在压缩的状态（高H3K27me3修饰水平），导致香蕉果皮的高硬度；经乙烯处理后，细胞染色质环境处于松弛状态（高H3K4me3、H3K9ac和H3K27ac修饰水平），且高乙烯水平维持了MaEIN3蛋白的稳定，MaEIN3直接激活了下游关键转录因子MaNAP1和MaMADS1，形成第一层调控；MaNAP1和MaMADS1又直接结合了下游大量的CWR基因、乙烯合成基因和其他成熟相关转录因子，形成第二层调控；其他成熟相关转录因子再进一步结合CWR基因、乙烯合成基因和其他成熟相关转录因子，形成第三层调控。最终形成了非常复杂、稳健和冗余的转录调控网络，使香蕉果实成熟（果皮软化）这个事件一旦发生，就难以被逆转。该研究揭示了以乙烯-MaEIN3-MaNAP1/MaMADS1为核心的层级调控在香蕉果皮软化和果指脱落过程中的调控关系，鉴定到一些关键的顺式作用元件，可为改善香蕉质地和延长其货架期提供潜在靶点。

MaNAP1-MaMADS1模块介导乙烯诱导的香蕉果皮软化调控网络

有意思的是，该研究继Nature Plants (2018)和Nature Genetics (2024)之后，该团队又一篇与香蕉果实成熟转录调控相关的论文，且都与关键转录因子MaNAP有关。

福建农林大学园艺学院已毕业博士生李华为第一作者，副教授陈倬、已毕业博士生朱文俊、已毕业硕士生倪雪婷为共同第一作者，热带作物生物育种全国重点实验室PI/中国热带农业科学院热带生物技术研究所吕培涛研究员为该论文的通讯作者。中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所王甲水研究员、华南农业大学园艺学院周碧燕教授、福建农林大学园艺学院陈发兴教授也参与了该项研究。该研究得到国家基金委自然科学基金、国家香蕉产业技术体系等经费的资助。

据悉，吕培涛研究员已于今年6月份到中国热带农业科学院热带生物技术研究所工作，目前为热带作物生物育种全国重点实验室PI，工作地点在三亚崖州湾科技城。团队目前需要固定工作人员（有编制）和博士后（有竞争力的薪酬）若干名，欢迎对热带农业感兴趣的科技人才加盟。有意者请发邮件至lvpeitao@itbb.org.cn