中科院上海植生生態所科研人員發現植物抗蟲調控新機制

人民網上海1月9日電 （記者姜泓冰）春天幼苗破土，夏天葉密花香，秋天結出果實，每一個生長周期里，植物都要面對不同種群、日益頻繁的害蟲侵襲。沒長腿的植物如何調節自己的抗蟲反應，既能自我保護，又避免過於活躍的防禦反應大量消耗物質與能量，影響正常的生長發育的？已知動物和人在一生中免疫反應由盛到衰，這一現象被稱為免疫衰老。一個有趣的問題是，植物抗蟲能力是否也會衰退呢？

2017年1月9日，中國科學院上海植物生理生態研究所科研人員在《自然-通訊》（Nature Communications）雜誌發表了題為「茉莉素響應衰減和植保素積累調控植物抗蟲性的動態變化」的研究論文，報道植物抗蟲反應的這種時序性變化及調控機制。

茉莉素是最重要的植物抗蟲激素。在正常情況下，茉莉素信號處於靜止狀態。當植物遭受昆蟲襲擊時，一類被稱為JAZ的蛋白迅速降解，釋放茉莉素信號從而激發抗蟲反應。陳曉亞、毛穎波領導的課題組分析了模式植物擬南芥在不同生長期的抗蟲能力，發現防禦響應由強變弱，但抗蟲性卻由弱變強。這種相反相成的抗性變化是如何調控的呢？通過與王佳偉課題組合作，他們發現微小核酸miR156在茉莉素信號輸出過程中具有重要的調控作用。miR156被稱為植物的年齡因子，其水平隨著植物的生長穩步下降，導致所靶向的SPL蛋白含量逐漸升高，促進植物的成熟並最終進入生殖期開花結果。研究發現，SPL能夠與防禦開關蛋白JAZ結合并阻礙其降解，導致抗蟲反應弱化。既然植物在生長過程中抗蟲反應呈衰減趨勢，又是什麼使得成年期植物反而更加抗蟲呢？俗話說「薑是老的辣」，老植物可能積累更多的有生物活性防禦化合物。這啟發了研究人員對擬南芥中的次生代謝物進行分析，結果發現抗蟲成分（如芥子糖苷）的確隨著時間的推移而穩定積累，不斷充實植物的組成性、持久性抗蟲能力，從而彌補了抗蟲激素信號的衰減。

蟲害是農業生產和林木保護的巨大威脅，不僅帶來巨大的經濟損失，大量使用農藥還對生態環境造成破壞。中國科學院院士陳曉亞說，這項發現不僅揭示了植物精妙的抗蟲機制，對設計更加科學合理的害蟲防治策略也具有重要的指導意義。