研究揭示昆虫病原真菌协同作用诱导玉米防御反应机制

近日，中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队揭示了球孢白僵菌和棘孢木霉菌协同作用通过激发抗氧化剂和植物激素信号增强了植食性害虫取食诱导的玉米防御机制。相关研究成果发表在《植物科学前沿（FrontiersinPlantScience）》上。亚洲玉米螟一直是威胁玉米稳产、高产的重要因素之一。随着我国对玉米病虫害绿色防控技术需求的日益增加，利用昆虫病原真菌诱导玉米全生期的防御反应，从而提高玉米抗虫效果是玉米螟等害虫绿色防控的重要策略之一。该研究利用孢白僵菌（OFDH1-5）和棘孢木霉菌（GDFS1009）两种真菌对玉米种子进行复配包衣处理，并从防御酶活性、非靶向代谢物、植物激素和基因表达等方面对两者协同诱导的玉米全株防御机制进行了探究。结果显示球孢白僵菌和棘孢木霉菌复合应用后，玉米脯氨酸、超氧化物歧化酶等相关防御酶得到了激活，增加玉米心叶期诱导抗性，并在玉米叶片中检测到了491个显著上调代谢物和130个显著下调代谢物。通过WGCNA加权基因共表达网络分析和RT-qPCR表达分析鉴定出了13个与茉莉酸-乙烯信号通路和抗氧化剂高度相关的候选基因。此外，研究还发现两种真菌联合后能诱导玉米中的茉莉酸、水杨酸和乙烯等防御激素含量的升高。因此，复合种子包衣可以通过直接诱导玉米防御基因的增强表达和间接激活抗氧化剂和植物激素的产生来协同抑制玉米螟免疫反应并增强田间玉米诱导抗性。该研究成果为在田间条件下利用昆虫病原真菌诱导来提高玉米抗螟性奠定了基础，对于玉米螟综合防控和化学农药的减量具有重要意义。该研究得到中国农业科学院重大科研任务和国家现代农业产业技术体系建设专项资助。原文链接https://doi.org/10.3389/fpls.2022.790504