昆明植物所揭示菟絲子與寄主間抗蟲系統性信號交流

　　已有研究表明，當植物被昆蟲取食脅迫，抗蟲相關的系統性信號會從受傷害部位產生，并通過維管束進行傳導，誘導整個植株產生系統性的抗蟲響應。寄生植物（尤其是全寄生植物），為適應寄生習性，其形態、生理與生態習性與普通植物十分不同，光合作用、根和葉片的發育等生理功能和器官退化，與寄主物質交流相關的器官和功能得到了加強，包括特化出了吸器這一器官。關于寄生植物這類特化的植物類群如何響應昆蟲脅迫，以及能否將脅迫信號傳遞給寄主，使寄主能夠感知寄生植物受到侵害等的問題仍缺乏深入研究，而這類問題對解析寄生植物生活習性、寄生植物與寄主的相互作用關系具有重要意義。

　　近期，中國科學院昆明植物研究所研究員吳建強課題組以南方菟絲子與大豆組成的寄生體系為研究對象，以蚜蟲為昆蟲脅迫因子，系統地分析了南方菟絲子受到蚜蟲侵害后，寄生植物與寄主在植物激素和轉錄組水平上的響應。結果顯示，蚜蟲取食同時誘導了南方菟絲子和寄主大豆植物激素和基因表達的顯著變化；后續的生物功能測試結果表明，蚜蟲脅迫菟絲子后產生的系統性信號能夠移動至寄主，并誘導使寄主大豆抵御昆蟲（蚜蟲和斜紋夜蛾）脅迫的抗性顯著增強。該研究表明，在系統性響應昆蟲脅迫方面，維管束融合后的寄生植物與寄主形成了一個完整的功能體系，昆蟲取食寄生植物后，會誘導整個寄生體系產生系統性的抗蟲響應。這些發現為豐富寄生植物認知，了解寄生植物與寄主的物質與信號交流機制提供了新啟示。

　　相關研究成果以Aphid Myzus persicae feeding on the parasitic plant Cuscuta australis (dodder) activates defense responses in both the parasite and soybean host為題發表在New Phytologist上，博士研究生莊會富為論文第一作者，吳建強為通訊作者。該研究得到了中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金委、馬普伙伴小組國際合作項目等的資助。

　　實驗演示圖，蚜蟲脅迫菟絲子產生的系統性信號在寄生體系中的傳導。蚜蟲取食南方菟絲子后，首先誘導了植物激素（JA和SA）的變化，進而誘導轉錄因子的調控，表現為特定功能基因轉錄表達的變化，和抗蟲相關次生代謝產物的積累。同時，研究組推測，一個高度保守的移動信號（紅色箭頭），通過菟絲子藤狀莖傳遞給寄主，該信號在寄主維管束系統中廣泛傳遞，誘導了寄主植物激素的顯著變化和轉錄組表達水平的變化，并使寄主產生了抵御昆蟲脅迫的抗性，黑色箭頭表示信號或者調控通路。