![]()
植物为植食性昆虫提供了必要的营养、能量和栖息地。昆虫对植物施加的选择压力可能促进了植物复杂防御系统的进化。在感知到由害虫产生的信号，如口腔分泌物和产卵液中的激发子后，植物会重新编程其转录组、蛋白质组和代谢组以应对各自的害虫威胁。这些变化是由复杂的信号网络介导的，包括特定的受体蛋白、钙离子流动、激酶级联反应以及激素信号系统。根据是否直接或间接减少害虫对植物适应性的影响，植物防御可以被分类为直接防御或间接防御。直接防御包括产生有毒的抗消化化合物、坚韧的叶子或表皮毛；而间接防御则是那些吸引并提高捕食者或寄生者觅食效率的植物特性，通常由植物挥发性有机化合物（VOCs）介导。一些害虫已经发展出干扰威胁其适应性的植物防御的方法。这种害虫对植物防御的抑制特征是防御化合物产生减少的同时害虫的适应性增强。与植物病原菌相互作用类似，来自害虫的用于抑制植物防御的成分也被称作效应子，它们通常是昆虫唾液腺分泌并转移到植物中的蛋白质。植食性昆虫的取食和产卵行为均能触发植物的防御反应。尽管这些相互作用可能对具有重叠世代的害虫尤为重要，但这两类防御机制是否在功能上相互作用仍鲜为人知。2025年1月，浙江大学农学院娄永根教授团队在国际权威学术期刊Nature Communications上发表题为“Nymphal feeding suppresses oviposition-induced indirect plant defense in rice”的研究论文，揭示了褐飞虱若虫的侵害能够抑制由雌成虫侵害所诱导的水稻间接防御机制（即通过吸引天敌来控制害虫的防御方式），这种抑制作用有利于褐飞虱种群的增长。本研究探讨了由褐飞虱（BPH, Nilaparvata lugens）引发的取食和产卵诱导的植物防御差异及其相互作用，褐飞虱在水稻上群居取食和产卵。通过对寄主植物转录组、植物激素以及直接和间接防御化合物的分析表明，褐飞虱怀卵雌虫（GFs），而非若虫和未怀卵雌虫（NFs），能够强烈诱导水稻的防御反应。研究表明，褐飞虱若虫和GFs偏好取食之前被若虫侵害的植株而非未受害植株，但会被之前被GFs侵害的植株驱避。此外，发现若虫取食会通过抑制由GFs诱导的挥发物（介导间接防御的物质）降低稻株对天敌的吸引力，并减少卵寄生率。这种代际间由产卵和取食诱导的植物防御之间的相互作用不仅促进了害虫种群的发展，还可能通过抑制产卵诱导的间接植物防御促进害虫的聚集行为。该研究结果也为理解稻飞虱成灾的机制以及开发新的防控技术提供了新的视角。![]()
实验室和田间研究显示，褐飞虱若虫的取食抑制了由怀卵雌虫侵害所诱导的挥发性有机化合物（VOC）介导的间接防御
浙江大学博士李建彩（现单位：中国科学院分子植物科学卓越创新中心）、刘晓丽（现单位：中国计量大学）和博士生肖文涵为本论文的共同第一作者，浙江大学娄永根教授与李建彩博士为该论文的共同通讯作者。瑞士苏黎世大学的Meredith C. Schuman教授和德国化学生态学研究所的 Ian T. Baldwin教授参加了本项目的研究。本研究受到国家自然科学基金、农业生物育种和现代农业产业技术体系等项目的资助。
