近日，華中農(nóng)大“雙*”園藝學科園藝植物生物學教育部重點實驗室王彩云教授課題組在New phytologist雜志上在線發(fā)表題目為“Defense of pyrethrum flowers：Repelling herbivore and recruiting carnivore by producing aphid alarm pheromone”（蚜蟲報警素介導的除蟲菊花兒驅避草食昆蟲，招募捕食性昆蟲的防御機制）的研究。

　　早在上世紀80年代初，科學家在其它植物的葉片中發(fā)現(xiàn)了E-beta法尼烯報警信息素，并猜測它能自然驅避蚜蟲，并吸引捕食性昆蟲天敵。但這一假說只在轉基因模式植物中得到驗證，至今仍缺乏有效的田間證據(jù)。除蟲菊以其花頭產(chǎn)生天然除蟲菊酯而著稱，成為世界上*集約化種植的植物源殺蟲劑植物。王彩云課題組通過長達十幾年的研究，發(fā)現(xiàn)我國云南紅河、玉溪等地區(qū)規(guī)?；N植的田間除蟲菊（Tanacetumcinerariifolium，pyrethrum）每年2-3月份除蟲菊進入初花期，在沒有食物源蚜蟲的情況下，花頭能吸引大量的瓢蟲造訪。同時，當?shù)剞r(nóng)戶習慣將除蟲菊套種在果園和菜園里，認為這種套作方式可減少農(nóng)作物或果蔬上的害蟲，降低農(nóng)藥的使用量。這一現(xiàn)象很難用深藏于花發(fā)育后期子房和瘦果的非揮發(fā)性除蟲菊酯解釋。

　　我們研究發(fā)現(xiàn)，除蟲菊初花期花頭高量釋放的揮發(fā)性蚜蟲報警信息素E-beta-法尼烯（E-beta-farnesene，EbF）與其吸引瓢蟲密切相關。EbF在其初花期的花托和花梗部位特異性地高量表達并合成，組織染色發(fā)現(xiàn)其只在靠近維管束的皮層細胞特異性積累。同步比較觀測還發(fā)現(xiàn)，其他菊科植物如菊花的幼嫩花梗和花托也是*易受蚜蟲侵害的部位。隨著除蟲菊花朵的開放，高量儲存的EbF從花頭釋放到環(huán)境中，一方面報警蚜蟲，使其遠離除蟲菊；另一方面吸引蚜蟲天敵瓢蟲，充當初花期花頭防御蟲害的“護花使者”。這一特征具有模擬蚜蟲報警的現(xiàn)象，蚜蟲體內EbF是受到攻擊后由腹管釋放的報警信號分子，具有警示同伴盡快停止取食、躲避危險的作用；同時，蚜蟲天敵如瓢蟲很可能截獲了這個信號進行食物源定位。研究還表明，一旦有蚜蟲識破這一“騙局”來取食除蟲菊，蚜蟲口器在刺探過程中將少量攝取花兒皮層細胞儲存的EbF并從蚜蟲蜜露中釋放出來，蜜露中的EbF又進一步對蚜蟲起到“假報警”（falsealarm）的效果，使其離開取食點。

　　除蟲菊、蚜蟲與瓢蟲三者之間的分子生態(tài)關系構成了一個非常復雜的化學模擬防御系統(tǒng)，是生物間長期進化與適應的結果。除蟲菊花頭高量較純的E-beta-法尼烯的合成、儲藏與釋放規(guī)律的研究，不僅更新了以往其它植物主要在營養(yǎng)器官、誘導條件下植物與昆蟲互作的研究報道，而且為非揮發(fā)性除蟲菊酯途徑難以解釋的“瓢蟲現(xiàn)象”與“套種模式”提供更有力的理論支撐。這一研究不僅闡述了除蟲菊直接與間接的雙重防御機理，也開拓了我們利用除蟲菊天然抗蟲特性進行生物防治的新思路。同時，這一研究也具有探究新型復合產(chǎn)業(yè)種植模式的環(huán)保意義。

　　園藝林學學院博士研究生李進進和荷蘭瓦赫寧根大學的楊司馬.馬丁博士（Dr.MaartenJongsma）為該論文的共同*作者，王彩云教授和楊司馬.馬丁博士為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金（Nos. 31572163和31372103）、中國博士后科學基金（2018M640720）和華中農(nóng)業(yè)大學自主創(chuàng)新項目（No. 2662019FW016）的支持。

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