該研究登上《新植物學家》封面。中國農科院供圖
二化螟為害誘導水稻揮發物調控鄰近稻株的抗蟲防御。中國農科院供圖
害蟲來了！原來，不能說話的水稻可以通過揮發物警告周邊植株，啟動防御準備。
近日，中國農業科學院植物保護研究所抗病蟲作物生態安全評價與利用創新團隊系統研究了蟲害誘導植物揮發物（HIPVs）在稻株間信息交流過程中發揮的生態調控功能，發現二化螟為害誘導的水稻揮發物可以被鄰近稻株感知和識別，迅速啟動防御準備。當鄰近水稻遭受二化螟為害時能夠啟動更快更強的防御反應，揭示了蟲害誘導揮發物調控鄰近稻株抗蟲防御反應的生化和分子機理。研究結果以封面文章發表于《新植物學家》（New Phytologist）。
在植物與植物交流中，蟲害誘導植物揮發物可以被鄰近植物識別，迅速進入“預警狀態”，為后續潛在蟲害脅迫提前做好防御準備。當蟲害來臨時，處于“預警狀態”的植物會表現出更快的反應能力、更強的抗性和耐受性。該現象在玉米、番茄和茶樹等多種植物中均有報道，但具體的分子和生化機制有待深入解析。
水稻是我國重要的糧食作物，通常密集種植，因此蟲害誘導揮發物在稻株間互作中可能發揮重要作用，然而有關蟲害誘導揮發物介導的稻株間信息交流的研究少有報道。
研究結果顯示，暴露于二化螟誘導揮發物的稻株在二化螟為害時，稻株組織中茉莉酸和蛋白酶抑制劑途徑相關基因表達顯著上調，茉莉酸和蛋白酶抑制劑的含量也隨之提高，顯著抑制二化螟幼蟲的生長發育。此外，暴露于二化螟誘導揮發物的稻株，受二化螟為害后其揮發物的釋放量明顯增加，增強了鄰近稻株的間接防御反應。
該研究系統揭示了二化螟為害誘導水稻揮發物對鄰近稻株直接和間接抗蟲防御的調控機理，有助于深入理解植物-植物、植物-植食性昆蟲間的協同進化關系和機制，同時也為制定稻田害蟲綠色防控新策略和新技術提供了理論基礎。
該研究得到了國家自然科學基金和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1111/nph.18548
