茉莉酸甲酯介导的植物防御与昆虫反防御的成本与受益

The role of Jasmonic acid (JA) pathway in plant defense responses against insect is always a hot research area. However, past studies were mainly focus on the central role of jasmonates (JAs) on plants resistance against herbivorous insects, but neglecting its effects on herbivore anti-defense, and paticularly the effects of continuous JAs treatment on successive generations of herbivore, and so far, still lack attention to the cost and benefit of plant defense and herbivore anti-defense induced by JAs..The sessile plants release methyl jasmonate (MeJA) to induce neighbors for higher levels of resistance againt herbivores in nature, nevertheless, herbivores could intercept plants’ communication information and rapidly enhance anti-denfense to adapt plants’ resistance, in this case, who will be the final winner in this ‘arm race’?.In this project, we plan to take important vegetable crop tomato (Lycopersicon esculentum) and polyphagous pest insect Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) as experimental materials, with MeJA analog communiction signals between plants, study effects of MeJA on herbivores’ anti-defense and growth as well as effects of MeJA on plants’ defense and growth, to analysis their respective cost and benefits induced by MeJA. In addition, changes in herbivores adaptive capacities after continuous treatment with MeJA on successive generations of herbivore will be compared. The results of this project will establishe a theoretical basis for the utlization of information cues between plant-plant communication in controlling crop pests.

茉莉酸信号途径是植物抗虫研究的热点之一。过去的研究集中在茉莉酸类信号物质对植物抗性的重要性，但没有关注茉莉酸类信号对植食性昆虫反防御的影响，更加没有系统研究茉莉酸类信号连续处理昆虫多代以后对昆虫反防御能力的影响，以及茉莉酸类信号介导的植物与昆虫间相互防御的成本和受益。. 固着生长在土地上的植物通过释放茉莉酸甲酯在植物间形成化学通讯，通知邻近植株提前进行防御准备，而昆虫截获植物的通讯信号后也进行防御准备，二者在这场“军备竞赛”中究竟谁会是最终的胜利者？. 本项目以杂食性害虫斜纹夜蛾和重要蔬菜作物番茄为实验材料，以茉莉酸甲酯模拟植物间通讯信号，将植物防御与昆虫的反防御结合起来研究各自的成本与受益，并研究茉莉酸类信号物质连续处理植食性昆虫多代后对其生长发育和防御的影响，为利用植物间通讯信号控制作物害虫奠定理论基础。

茉莉酸信号途径是植物抗虫研究的热点之一。过去的研究集中在茉莉酸类信号物质对植物抗性的重要性，但没有关注茉莉酸类信号对植食性昆虫反防御的影响，更加没有系统研究茉莉酸类信号连续处理昆虫多代以后对昆虫反防御能力的影响，以及茉莉酸类信号介导的植物与昆虫间相互防御的生理、生态成本和受益。.固着生长在土地上的植物通过释放茉莉酸甲酯在植物间形成化学通讯，通知邻近植株提前进行防御准备，而昆虫截获植物的通讯信号后也进行防御准备，二者在这场“军备竞赛”中究竟谁会是最终的胜利者？.本项目以杂食性害虫斜纹夜蛾和重要蔬菜作物番茄为实验材料，以茉莉酸甲酯模拟植物间通讯信号，将植物防御与昆虫的反防御结合起来研究各自的成本与受益，并连续多代研究茉莉酸类信号物质对植食性昆虫生长发育和防御的影响，主要研究结果如下：.（1）MeJA 对邻近番茄植株防御以及斜纹夜蛾反防御的诱导有显著的浓度和距离效应；.（2）低浓度（1 mM）和高浓度 MeJA（10 mM） 著诱导了番茄植株对斜纹夜蛾的抗性，但均抑制了番茄植株的生长；低浓度 MeJA 一定程度上可以促进斜纹夜蛾生长，高浓度 MeJA 虽然对斜纹夜蛾解毒酶的诱导效果更强，但也显著抑制了斜纹夜蛾生长。.（3）低浓度 MeJA 虽然诱导了番茄植株抗虫性，但同时也增强斜纹夜蛾对远处番茄植株的适应能力，预先接触过 MeJA 的斜纹夜蛾当其转移到远距离番茄植株上取食时表现出较强的适应能力。.（4）MeJA显著促进第一代斜纹夜蛾的生长以及其体内解毒酶活性的增强，一定程度上提高了其解毒能力，然而连续处理斜纹夜蛾 10 代后，MeJA对斜纹夜蛾生长的促进作用减弱，并且斜纹夜蛾体内解毒酶活性没有明显升高，斜纹夜蛾对植物毒素的解毒能力相对减弱。.（5）综上，在这场 MeJA 介导的番茄植株与斜纹夜蛾的“军备竞赛”中，植物获利更多，但植物和昆虫都付出了较大的生理和生态成本，而长期利用 MeJA 处理昆虫对其生长发育和解毒能力都有不利的影响。