中山大学农学院博士生以第一作者身份发文揭示番茄通过氮素介导的防御性化合物抵御食草昆虫侵扰的机制

在食草昆虫与植物攻守相抗的“军备竞赛”式协同演化过程中，植物可以合成大量挥发性有机化合物（VOC），以充当化学防御和通讯媒介的作用。氮(N)是植物代谢物生产中的关键资源，但其对防御性VOC的调节作用在很大程度上仍然未知。

近日，中山大学农业与生物技术学院谢若瀚助理教授团队在国际植物学期刊Plant, Cell & Environment (中科院生物学大类一区TOP) 杂志上在线发表了题为“Nitrogen-mediated volatilisation of defensive metabolites in tomato confers resistance to herbivores”的研究论文，揭示了番茄中的氮含量对农业害虫斜纹夜蛾（Spodoptera litura）的影响机制。

该研究发现，在不同氮含量的番茄叶片上，斜纹夜蛾表现出不同的取食偏好和生长发育差异。氮含量充足的番茄植物在营养状况上更有利，但也更容易成为斜纹夜蛾的攻击目标。相反，当氮供应不足时，植物会转向生产防御性代谢物，使其对斜纹夜蛾产生驱避和毒性效应，并且这可能与作为驱避剂的挥发性代谢物 α-石竹烯的生物合成和排放有关。进一步研究发现，低氮强烈诱导MVA途径中的关键酶（HMGS、HMGR、MVK、PMK、FPPS和TPS），从而增强α-石竹烯的生物合成和排放。

植物生长和防御性次生代谢物排放之间的战略权衡

综上所述，该研究结果揭示了氮素在介导植物对食草昆虫的防御过程中扮演了关键角色。这一发现为调控氮素的供应提供了新的视角，以改善植物的防御反应，并进一步推动农业生态系统中害虫控制策略的发展。

谢若瀚助理教授课题组博士生李治兴为该论文第一作者，谢老师为论文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市基础研究面上项目的经费资助。

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14945

来源：中山大学农业与生物技术学院