昆蟲(chóng)唾液介導(dǎo)的植物與植食性昆蟲(chóng)防御與反防御研究進(jìn)展

侯子強(qiáng)，林金盛，馬 林，曲紹軒*，李輝平，蔣 寧，侯立娟，駱 昕

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，南京 210014；

2.江蘇大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

在自然界中，植物和昆蟲(chóng)已經(jīng)共存了4億多年，在長(zhǎng)期的適應(yīng)進(jìn)化中，它們之間逐漸形成了一種復(fù)雜的相互作用關(guān)系，如共生、寄生、競(jìng)爭(zhēng)和捕食.一方面植物和昆蟲(chóng)互惠互利，促進(jìn)了彼此物種的繁衍.另一方面二者存在競(jìng)爭(zhēng)和捕食而相互制約，也促進(jìn)了彼此的協(xié)同進(jìn)化.事實(shí)上，昆蟲(chóng)與植物之間的捕食關(guān)系是十分普遍的，因此植物進(jìn)化出了多種防御機(jī)制來(lái)抵御昆蟲(chóng)的取食，包括預(yù)先存在的組成型防御，并輔以誘導(dǎo)型防御等策略來(lái)應(yīng)對(duì)昆蟲(chóng)為害[1].誘導(dǎo)型防御依賴(lài)于植物對(duì)攻擊者的感知，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，介導(dǎo)植物防御化合物的生成，這些化合物是有毒的或?qū)χ彩承岳ハx(chóng)有排斥作用.誘導(dǎo)防御可分為直接防御和間接防御.直接防御包括能夠增強(qiáng)植物抵抗昆蟲(chóng)攻擊的內(nèi)源性能力，而間接防御則會(huì)通過(guò)一種獨(dú)特的揮發(fā)性化合物激發(fā)食肉動(dòng)物的外源干預(yù).研究證明，在昆蟲(chóng)取食植物的過(guò)程中，昆蟲(chóng)唾液中的某些成分在相互作用中誘導(dǎo)植物防御，同時(shí)唾液中的其他成分能有效的抑制這些植物防御，其中能夠被植物識(shí)別從而激活植物防御的稱(chēng)為激發(fā)子(elicitors)，而能夠減弱或抑制植物防御的稱(chēng)為效應(yīng)子(effectors).

近年來(lái)，針對(duì)植食性昆蟲(chóng)誘導(dǎo)防御及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究取得了許多進(jìn)展.誘導(dǎo)直接和間接防御似乎共享了許多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，而誘導(dǎo)防御的產(chǎn)生卻離不開(kāi)昆蟲(chóng)唾液的作用.因此，在關(guān)注植物誘導(dǎo)防御的同時(shí)，還應(yīng)深入了解昆蟲(chóng)唾液在植物防御中的作用.昆蟲(chóng)唾液作為分泌到取食部位的主要物質(zhì)是昆蟲(chóng)對(duì)植物施加影響以及植物感知蟲(chóng)害的重要途徑，對(duì)其成分的探究將有助于揭示相關(guān)作用元件.本文將重點(diǎn)放在昆蟲(chóng)唾液在植物與植食性昆蟲(chóng)相互作用的分子對(duì)話(huà)上，揭示昆蟲(chóng)唾液激發(fā)子和效應(yīng)子、植物模式識(shí)別受體以及作為傳遞紐帶的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)間的互作機(jī)制，以期對(duì)昆蟲(chóng)與植物之間復(fù)雜的相互作用網(wǎng)絡(luò)有更全面深入的了解，有助于深入了解植物與植食性昆蟲(chóng)間的協(xié)同進(jìn)化.

1 激發(fā)子介導(dǎo)的植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)的防御策略

植物通過(guò)啟動(dòng)兩種防御措施應(yīng)對(duì)植食性昆蟲(chóng)的侵害，組成型防御和誘導(dǎo)型防御.組成型防御是植物本身固有的特性，如植物的刺、有毒物質(zhì)等，直接阻礙昆蟲(chóng)的取食或生存.誘導(dǎo)型防御是指植物被植食性昆蟲(chóng)取食后所產(chǎn)生的一系列防御物質(zhì)或生理特征的變化導(dǎo)致昆蟲(chóng)難以進(jìn)一步取食.研究表明，植物已進(jìn)化出精密的檢測(cè)攻擊者的方式：植物誘導(dǎo)抗性的開(kāi)-關(guān)效應(yīng)[2].當(dāng)昆蟲(chóng)取食發(fā)生時(shí)，植物會(huì)通過(guò)其細(xì)胞表面的模式識(shí)別受體(pattern-recognition receptors,PRRs)對(duì)植食性昆蟲(chóng)唾液中的特異性激發(fā)子進(jìn)行特異性識(shí)別，從而激活植物防御反應(yīng)(HAMP-triggered immunity,HTI)的產(chǎn)生.

1.1 植食性昆蟲(chóng)唾液中的激發(fā)子

到目前為止，已經(jīng)從植食性昆蟲(chóng)的口腔分泌物中鑒定出多種能夠引起植物抗蟲(chóng)反應(yīng)的植食性昆蟲(chóng)激發(fā)子.其中一些激發(fā)子在昆蟲(chóng)進(jìn)攻時(shí)產(chǎn)生，然后作為昆蟲(chóng)口腔分泌物注射到植物組織中，因此人們多以昆蟲(chóng)口腔分泌物而非唾液腺作為研究對(duì)象.當(dāng)植物識(shí)別出植食性昆蟲(chóng)的激發(fā)子時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生并釋放各種揮發(fā)性化合物，吸引捕食性動(dòng)物、寄生蜂和其他天敵.已知植食性昆蟲(chóng)激發(fā)子有脂肪酸-氨基共軛物、含硫脂肪酸、細(xì)胞壁碎片、脂肪酰胺、肽、脂類(lèi)和蛋白酶類(lèi)[3].下面介紹研究最為廣泛的幾類(lèi)昆蟲(chóng)激發(fā)子.

1.1.1 脂肪酸-氨基共軛物 在植食性昆蟲(chóng)唾液中，目前已經(jīng)鑒定出來(lái)多種能夠引起植物誘導(dǎo)防御的激發(fā)子，其中發(fā)現(xiàn)最早的是脂肪酸-氨基共軛物(fatty acid-amino conjugate,FAC).脂肪酸-氨基共軛物是由16或18碳不飽和脂肪酸和L-谷氨酰胺(或L-谷氨酸)組成.不同昆蟲(chóng)種類(lèi)的脂肪酸-氨基共軛物存在不同的形式[4]，其中揮發(fā)物誘導(dǎo)素(N-(17-hydroxylinolenoyl)-L-glutamine)是最早被鑒定的一種脂肪酸-氨基共軛物.這種誘導(dǎo)素首次在甜菜夜蛾幼蟲(chóng)口腔分泌物中被發(fā)現(xiàn)，其誘導(dǎo)玉米幼苗產(chǎn)生揮發(fā)性氣體吸引天敵寄生蜂，而這些揮發(fā)物不是機(jī)械損傷所誘導(dǎo)的[5].近年來(lái)，研究人員發(fā)現(xiàn)擬南芥植物可特異性識(shí)別植食性昆蟲(chóng)唾液中的FACs，并迅速向植物系統(tǒng)發(fā)出長(zhǎng)距離信號(hào)，激活絲裂原活化蛋白激酶信號(hào)途徑(mitogen-activated protein kinase,MAPK或MPK)和茉莉酸信號(hào)[6]；Block等研究發(fā)現(xiàn)植食性昆蟲(chóng)衍生的FACs能以類(lèi)似于植物損傷引發(fā)防御反應(yīng)的方式，引發(fā)植物體內(nèi)活性氧的爆發(fā)，進(jìn)而引起植物防御應(yīng)答[7].

1.1.2 蛋白類(lèi)激發(fā)子 昆蟲(chóng)口腔分泌物中含有多種酶，包括蛋白酶、糖苷酶和氧化酶.葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,GOX)、β-葡萄糖苷酶和果膠酶等能夠引起植物的誘導(dǎo)防御.Tian等[8]研究發(fā)現(xiàn)，GOX可引起番茄體內(nèi)茉莉酸水平的顯著上升，同時(shí)觸發(fā)番茄產(chǎn)生毛狀體，影響食草動(dòng)物對(duì)植物的攻擊.然而根據(jù)宿主植物的不同，GOX既可以作為激發(fā)子，也可以作為效應(yīng)子.為確定GOX是否在茄科其他物種中也存在著相同的作用結(jié)果，Lin等[9]利用6種不同的茄科植物，測(cè)試GOX對(duì)植物防御的誘導(dǎo)作用，結(jié)果表明，GOX只在番茄和辣椒這兩種有限的植物中起到的誘導(dǎo)作用，表明植物之間免疫防御系統(tǒng)存在很大的差異.β-葡萄糖苷酶是最早報(bào)道的蛋白類(lèi)激發(fā)子.在機(jī)械損傷的卷心菜上施加β-葡萄糖苷酶，會(huì)引起植物釋放揮發(fā)性混合物，從而吸引寄生黃蜂，起到間接防御的作用[10].此外，小麥蚜蟲(chóng)唾液中的果膠酶被證明可誘導(dǎo)植株產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，吸引天敵.這些表明β-葡萄糖苷酶、果膠酶在誘導(dǎo)植物間接防御過(guò)程中起著重要作用[11].

1.1.3 其他激發(fā)子 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其他激發(fā)子，例如，夜蛾唾液中一種由葉綠體ATP合酶γ-亞單位的蛋白水解片段形成的二硫鍵合肽，可快速誘導(dǎo)豆類(lèi)防御相關(guān)植物激素的增加，而擬南芥、茄子和煙草對(duì)這類(lèi)激發(fā)子無(wú)反應(yīng)[12].蚱蜢口腔分泌物中發(fā)現(xiàn)了一種二硫脂肪酸[13].與FACs一樣，這類(lèi)脂肪酸激發(fā)子誘導(dǎo)玉米幼苗中的揮發(fā)性萜類(lèi)化合物的釋放，但這些揮發(fā)物的確切作用方式尚不清楚.此外，植食性昆蟲(chóng)取食時(shí)會(huì)破壞植物組織的完整性，而植物可以通過(guò)識(shí)別“受損的自身”如細(xì)胞壁碎片來(lái)調(diào)節(jié)對(duì)植食性昆蟲(chóng)的防御[14].總之，這些結(jié)果表明，植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)識(shí)別的生物機(jī)制是多樣的.盡管目前關(guān)于昆蟲(chóng)激發(fā)子和目標(biāo)植物響應(yīng)的信息已經(jīng)存在，但在昆蟲(chóng)與植物之間還存在大量尚未發(fā)現(xiàn)的誘導(dǎo)子，它們也會(huì)介導(dǎo)植物的防御反應(yīng)，而植物識(shí)別系統(tǒng)的多樣性和特定植食性昆蟲(chóng)的進(jìn)化將會(huì)讓植物-植食性昆蟲(chóng)之間的關(guān)系變得更加復(fù)雜.

1.2 植物模式識(shí)別受體(PRRs)

當(dāng)植物感受外界環(huán)境變化時(shí),細(xì)胞質(zhì)膜上的受體蛋白最先進(jìn)行感知,其中較為典型的是細(xì)胞膜上的類(lèi)受體蛋白激酶.然而對(duì)于這些膜受體是否像識(shí)別病原激發(fā)子一樣，直接感知蟲(chóng)害信號(hào)并觸發(fā)早期防御反應(yīng)，至今尚不明確.

1.2.1 富含亮氨酸的重復(fù)受體激酶 富含亮氨酸的重復(fù)受體激酶(leucine-rich repeat sequence receptor-like kinase,LRR-RLK)是類(lèi)受體蛋白激酶中最大的一個(gè)亞家族，在擬南芥、水稻、番茄等植物中廣泛分布.雖目前已有很多LRR-RLKs被發(fā)現(xiàn)，但僅有部分LRR-RLK被鑒定出了功能，在這些已被報(bào)道的基因中發(fā)現(xiàn)，LRR-RLK在各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、植物受體等方面發(fā)揮了重要作用.例如，水稻中的一種LRR-RLK被證明是感知和防御高粱條螟的重要物質(zhì).當(dāng)水稻受到昆蟲(chóng)攻擊時(shí)，LRR-RLK轉(zhuǎn)錄受到顯著上調(diào)，同時(shí)作用于MAPK信號(hào)途徑，正向調(diào)控相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)，激活植物防御反應(yīng)[15].此外，有研究報(bào)道LRR-RLK與植物抗性有關(guān).研究人員通過(guò)數(shù)量性狀圖譜將抗蚜基因定位到含有LRR-RLK亞家族基因簇上，預(yù)示著LRR-RLK在植物抗性以及植物模式受體方面的效應(yīng)[16].這些研究表明，植物抗性的產(chǎn)生可能與LRR-PLK作為植物受體對(duì)昆蟲(chóng)取食做出防御響應(yīng)的結(jié)果.

1.2.2 植物凝集素 凝集素類(lèi)受體蛋白激酶(lectin receptor-like kinases,LecRLKs)是RLKs家族中另一個(gè)亞族.近年來(lái),越來(lái)越多的研究表明,LecRLKs蛋白的功能極其廣泛,可參與調(diào)控各種生物和非生物脅迫和植物發(fā)育[17].LecRLKs蛋白對(duì)于植物的抗蟲(chóng)性也極其重要.RNA干涉野生煙草中的LecRK1基因后，蟲(chóng)害誘導(dǎo)產(chǎn)生的相關(guān)防御素顯著降低，且對(duì)于煙草天蛾的抗性減弱[18].水稻Bph3是一種對(duì)褐飛虱具廣譜抗性的基因，該基因包含編碼凝集素的三個(gè)基因的簇，即OsLecRK1，OsLecRK2和OsLecRK3，在OsLecRK基因敲除植株和OsLecRK斷點(diǎn)重組植株中發(fā)現(xiàn)，水稻對(duì)于褐飛虱抗性的降低與這些OsLecRK轉(zhuǎn)錄水平降低有關(guān)，并表明該基因群的成員共同作用賦予了Bph3對(duì)褐飛虱的抗性[19].隨著植物凝集素在防御蟲(chóng)害侵襲、清除入侵病原微生物等許多方面功能被發(fā)現(xiàn)，將凝集素基因克隆應(yīng)用于植物抗病蟲(chóng)基因工程上，已呈現(xiàn)出巨大的農(nóng)業(yè)應(yīng)用前景.

1.3 昆蟲(chóng)誘導(dǎo)早期信號(hào)事件

植食性昆蟲(chóng)的攻擊會(huì)引起植物細(xì)胞中一系列的生化反應(yīng)，這些反應(yīng)傳遞報(bào)警信號(hào)，最終會(huì)引起植物防御代謝物的積累.早期信號(hào)事件包括去極化、鈣通量的改變、活性氧的產(chǎn)生以及絲裂原激活蛋白激酶.這些信號(hào)反應(yīng)已在不同的植物中被觀(guān)察到，甚至這些信號(hào)反應(yīng)漸漸地構(gòu)成了一種轉(zhuǎn)化昆蟲(chóng)攻擊的一般機(jī)制.

1.3.1 膜電位、鈣通量和鈣傳感器 當(dāng)昆蟲(chóng)唾液中的激發(fā)子被植物識(shí)別后，會(huì)引起植物體內(nèi)Ca2+流變化，大量的Ca2+涌入導(dǎo)致攝食處K+內(nèi)流的通道打開(kāi)，引起細(xì)胞膜電位發(fā)生去極化[20].如桃蚜取食擬南芥葉片后,在取食部位引起快速而高濃度的Ca2+內(nèi)流，并在表皮和葉肉細(xì)胞中傳播[21].隨后，細(xì)胞內(nèi)Ca2+的變化通過(guò)各種Ca2+傳感蛋白進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為下游信號(hào)，激活植物下游反應(yīng).因此，在植物的誘導(dǎo)防御中，Ca2+以細(xì)胞第二信使的身份，在植物免疫應(yīng)答的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中發(fā)揮著重要作用.

1.3.2 活性氧 活性氧(reactive oxygen species,ROS)已被證明在植物對(duì)生物和非生物脅迫中發(fā)揮著多種功能，根據(jù)其在植物細(xì)胞中的濃度起著雙重作用，在低水平時(shí)，它們可以作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)劑，傳遞細(xì)胞信號(hào).在高水平下，所有形式的ROS都具有毒性，起抗菌作用[22].試驗(yàn)通過(guò)對(duì)大豆外源施加植物多肽類(lèi)激發(fā)子，發(fā)現(xiàn)植物中ROS大量積累并提高了大豆對(duì)線(xiàn)蟲(chóng)取食的抗性[23].ROS作為植物抗性的信號(hào)分子激活劑，主要來(lái)自于生物和非生物脅迫下的植物質(zhì)膜NADPH氧化酶的催化.研究發(fā)現(xiàn)煙草天蛾唾液能夠顯著誘導(dǎo)煙草NADPH氧化酶轉(zhuǎn)錄水平的上調(diào)，沉默氧化酶基因后，唾液誘導(dǎo)的ROS量下降，煙草更易受到昆蟲(chóng)侵害，結(jié)果表明活性氧的產(chǎn)生也是是植物誘導(dǎo)抗性的重要機(jī)制之一[24].

1.3.3 MAPK信號(hào) MAPK信號(hào)途徑是真核生物調(diào)控各種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞與細(xì)胞反應(yīng)的重要樞紐.水稻中OsMPK3和OsMPK6基因可通過(guò)對(duì)JA生物合成的正向調(diào)節(jié)，從而提高水稻的抗蟲(chóng)能力[25].同樣，許多研究也已經(jīng)證明昆蟲(chóng)取食以及損傷都能激活MAPK途徑，并且MAPK也作為早期信號(hào)產(chǎn)生下游響應(yīng)，激活植物響應(yīng)[26].

分子研究已為鈣信號(hào)、ROS和MAPK信號(hào)參與植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)的響應(yīng)提供了明確理論證據(jù)來(lái)支撐植物早期防御信號(hào)傳導(dǎo)級(jí)聯(lián)模型.然而主要問(wèn)題仍然存在，潛在的植物受體是否可以跳過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)直接調(diào)控植物防御，以及取食引起的機(jī)械損傷所帶來(lái)的信號(hào)傳遞與昆蟲(chóng)唾液引起的信號(hào)傳遞是否同時(shí)存在交集，對(duì)此植物是否存在獨(dú)立的信號(hào)調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)來(lái)區(qū)分不同狀態(tài)下的情況.

1.3.4 激素信號(hào)響應(yīng) 植物激素作為信號(hào)分子在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要的作用.當(dāng)植物受到昆蟲(chóng)攻擊時(shí)誘導(dǎo)產(chǎn)生早期信號(hào)反應(yīng)，激素信號(hào)網(wǎng)絡(luò)連接早期信號(hào)進(jìn)而誘導(dǎo)植物防御基因的表達(dá).目前，發(fā)現(xiàn)了多種植物激素與植物誘導(dǎo)防御相關(guān)，如茉莉酸、水楊酸、乙烯、肽激素等.

茉莉酸(Jasmonic acid,JA)信號(hào)通路作為植物防御反應(yīng)的核心通路，已有很多關(guān)于JA信號(hào)通路的研究報(bào)道.Qi等[27]將黏蟲(chóng)的唾液施加于玉米創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)可誘導(dǎo)玉米JA及JA衍生物水平的升高.JA存在多種不同的活性形式，包括JA-異亮氨酸偶聯(lián)物(Jasmonoyl-isoleucine,JA-Ile)和茉莉酸甲酯，其中茉莉酸甲酯在茉莉酸信號(hào)途徑以及脅迫防御反應(yīng)中具有廣泛的應(yīng)用[28]，JA-Ile則在植物抗蟲(chóng)防御中起到重要的作用.正常情況下，JA和JA-Ile在植物細(xì)胞中維持一個(gè)較低的水平，當(dāng)植物細(xì)胞遭受到昆蟲(chóng)攻擊時(shí)，JA-Ile與促進(jìn)茉莉酮酸酯ZIM結(jié)構(gòu)域蛋白(Jasmonate ZIM-domain,JAZ)降解的泛素連接酶結(jié)合釋放下游轉(zhuǎn)錄因子激活防御基因，JAZ蛋白是轉(zhuǎn)錄因子阻遏物，它控制JA信號(hào)的輸出[29].此外，基于JA誘導(dǎo)植物抗性的理念，研究人員對(duì)香豌豆葉片進(jìn)行外源JA處理后發(fā)現(xiàn)，香豌豆對(duì)煙粉虱產(chǎn)生了抗蟲(chóng)性[30].這種通過(guò)外源JA處理誘導(dǎo)抗性的方法，已在農(nóng)業(yè)中得到很好的應(yīng)用.

水楊酸(Salicylic acid,SA)是一種酚類(lèi)化合物，在調(diào)節(jié)植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)的防御方面也起到了重要的作用.枸杞癭螨取食誘導(dǎo)了寧夏枸杞中SA含量的顯著提升，從而激活植物NPR1基因轉(zhuǎn)錄，NPR1與轉(zhuǎn)錄因子TGA互作，誘導(dǎo)PR1基因表達(dá)，提高植物抗性[31].SA甲基化產(chǎn)生的水楊酸甲酯是一種可移動(dòng)的韌皮部信號(hào)，可以從受感染的葉片傳遞到全身組織，再轉(zhuǎn)化回SA后激活植物防御機(jī)制[32].此外，植物激素之間也存在著某些相互作用關(guān)系，如水楊酸與茉莉酸之間的拮抗作用.入侵型煙粉虱的唾液蛋白Bt56蛋白是通過(guò)與煙草中的一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子(NTH202)在韌皮部互作，誘導(dǎo)SA積累導(dǎo)致JA信號(hào)減弱，從而使其更有利于在植物上的存活[33].研究表明，SA可以作為植物JA防御信號(hào)的負(fù)調(diào)控因子.

植物肽類(lèi)激素，同植物經(jīng)典激素一樣，對(duì)植物體的生長(zhǎng)發(fā)育等生理活動(dòng)具有重要的調(diào)控作用.西紅柿系統(tǒng)素是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的植物多肽激素，該激素的發(fā)現(xiàn)更新了植物激素概念.系統(tǒng)素的感知主要依賴(lài)于一對(duì)LRR-RK同源基因，即SYR1和SYR2.其中，SYR1作為主要的系統(tǒng)素受體，該蛋白與系統(tǒng)素具有高度親和并且特異的結(jié)合能力，其對(duì)于植物抵抗昆蟲(chóng)取食具有非常重要的作用[34].自從該激素的發(fā)現(xiàn)以來(lái)，人們又發(fā)現(xiàn)了許多的植物多肽類(lèi)激素，在植物生活史的多個(gè)方面發(fā)揮作用，包括生長(zhǎng)、發(fā)育、授精以及植物與共生生物間的互作.例如，植物磺肽素(Phytosulfokine,PSK)是較早被發(fā)現(xiàn)和研究的一種含兩個(gè)酪氨酸磺化修飾的五肽激素，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育、抗逆和先天免疫等方面有廣泛調(diào)控作用[35].

2 效應(yīng)子介導(dǎo)的植食性昆蟲(chóng)反防御策略

最初的試驗(yàn)表明，昆蟲(chóng)體內(nèi)的效應(yīng)子可以對(duì)植物防御起到干擾作用，包括將昆蟲(chóng)口腔分泌物作用于植物表面，并確定其對(duì)植物防御的抑制影響，及隨后對(duì)產(chǎn)生昆蟲(chóng)的影響等.因此，昆蟲(chóng)會(huì)通過(guò)分泌多種類(lèi)型的效應(yīng)子，從而在多個(gè)層面上干擾植物防御，進(jìn)而更好地適應(yīng)環(huán)境.

2.1 解毒酶

植食性昆蟲(chóng)的取食會(huì)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生有害的次生代謝產(chǎn)物.同時(shí)，昆蟲(chóng)也會(huì)分泌相應(yīng)的物質(zhì)來(lái)分解植物產(chǎn)生的次生代謝物，實(shí)現(xiàn)對(duì)寄主的適應(yīng).昆蟲(chóng)體內(nèi)的解毒酶包括氧化還原酶(酚酶、葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化物酶)與水解酶兩大類(lèi).其中細(xì)胞色素P450s以及過(guò)氧化物酶在抑制植物防御中的作用已得到充分證實(shí)[36].植食性昆蟲(chóng)通常將葡萄糖氧化酶(GOX)分泌到植物上，以抵消植物防御帶來(lái)的損傷.對(duì)于GOX的解毒作用，可能是其產(chǎn)生的信號(hào)分子(過(guò)氧化氫)，通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞，而不通過(guò)受體蛋白傳導(dǎo)[37].昆蟲(chóng)還會(huì)通過(guò)分泌纖維素酶水解植物細(xì)胞壁，克服植物防御.褐飛虱唾液中的β-1,4-葡聚糖酶NlEG1可通過(guò)降解植物細(xì)胞壁中的纖維素來(lái)幫助褐飛虱以水稻為食，同時(shí)NlEG1還可以規(guī)避JA和JA-Ile介導(dǎo)的水稻防御反應(yīng)[38].在昆蟲(chóng)取食過(guò)程中，植物細(xì)胞不可避免地會(huì)受到傷害，一些DNA片段會(huì)從細(xì)胞核中釋放出來(lái)并引發(fā)植物防御反應(yīng).研究發(fā)現(xiàn)飛虱唾液中的脫氧核糖核酸酶II(Deoxyribonuclease II,DNase II)在抵抗植物防御中起到關(guān)鍵作用，推測(cè)DNase II可能是通過(guò)降解細(xì)胞外的DNA來(lái)抑制植物防御，并提出了一種基于DNase II的入侵模型，可幫助飛虱克服植物防御[39].

2.2 鈣結(jié)合蛋白

到目前為止，已經(jīng)報(bào)道了幾種昆蟲(chóng)唾液中的Ca2+結(jié)合蛋白，如黑尾葉蟬唾液蛋白NcSP75[40]和蚜蟲(chóng)唾液蛋白Armet[41].這些蛋白可以與細(xì)胞內(nèi)的Ca2+結(jié)合，通過(guò)防止篩管堵塞來(lái)降低宿主防御.Ye等[42]研究發(fā)現(xiàn)，褐飛虱唾液腺中的NISEF1蛋白具EF結(jié)構(gòu)，可在褐飛虱飼喂時(shí)分泌到水稻植株中，通過(guò)與細(xì)胞內(nèi)Ca2+結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)水稻的鈣信號(hào)通路，從而影響防御相關(guān)信號(hào)的產(chǎn)生.此外，飛虱唾液中還有許多其他的Ca2+結(jié)合蛋白，包括鈣調(diào)素、鈣網(wǎng)蛋白、鈣調(diào)蛋白、膜聯(lián)蛋白和EF手域蛋白[3].鈣結(jié)合蛋白與Ca2+之間的這種互作關(guān)系，破壞了植物的阻塞反應(yīng)，為以韌皮部取食的昆蟲(chóng)提供韌皮部汁液的流動(dòng)，從而抵消植物防御帶來(lái)的損害.

2.3 其他候選因子

研究人員通過(guò)對(duì)昆蟲(chóng)唾液及唾液腺進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組、蛋白組并輔以功能基因組學(xué)等分析方法，發(fā)現(xiàn)了大量潛在的昆蟲(chóng)效應(yīng)蛋白，并且已經(jīng)成功的對(duì)部分昆蟲(chóng)效應(yīng)子進(jìn)行了功能疊加(效應(yīng)子的過(guò)表達(dá))或功能喪失(效應(yīng)子基因沉默)的功能研究.如利用RNA干擾技術(shù)敲除稻葉蟬唾液蛋白NcSP75可使其若蟲(chóng)壽命縮短一半并引起嚴(yán)重的發(fā)育遲緩[40].在植物中過(guò)表達(dá)蚜蟲(chóng)唾液蛋白Me10、Me23、MpC002和Mp55可增強(qiáng)蚜蟲(chóng)繁殖力，而Mp10、Mp42、Mp56、Mp57和Mp58的表達(dá)會(huì)降低蚜蟲(chóng)的繁殖力[43].同時(shí)已經(jīng)鑒定出多種對(duì)昆蟲(chóng)繁殖和取食有促進(jìn)作用的其他效應(yīng)子，棉鈴蟲(chóng)口腔分泌物中的HARP1效應(yīng)子，在擬南芥中通過(guò)降低植物JA響應(yīng)，幫助昆蟲(chóng)取食[29]；煙粉虱唾液中的效應(yīng)蛋白Bsp9，一種最有效的免疫抑制劑因子，可直接與免疫調(diào)節(jié)劑WRKY33相互作用，通過(guò)感染W(wǎng)RKY33和MAPK級(jí)聯(lián)來(lái)抑制植物免疫信號(hào)[44].通過(guò)對(duì)昆蟲(chóng)效應(yīng)子的深入了解，將會(huì)為相關(guān)害蟲(chóng)的防治以及農(nóng)藥開(kāi)發(fā)等工作提供新的治理策略.

此外，了解效應(yīng)器與植物受體之間的信號(hào)傳導(dǎo)以及下游信號(hào)傳遞方式，對(duì)于構(gòu)建植物-昆蟲(chóng)互作模型以及開(kāi)發(fā)新的害蟲(chóng)治理策略都有著不可或缺的作用.

3 結(jié)語(yǔ)和展望

在自然界中，植食性昆蟲(chóng)與植物之間無(wú)時(shí)無(wú)刻不在進(jìn)行著植物防御與昆蟲(chóng)反防御，而植物又通過(guò)自身的特異抗性基因識(shí)別出植食性昆蟲(chóng)的效應(yīng)子，從而激活效應(yīng)子誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的產(chǎn)生，這過(guò)程是一個(gè)相漫長(zhǎng)而復(fù)雜的過(guò)程[45].

昆蟲(chóng)唾液在這種復(fù)雜的相互作用關(guān)系中起著關(guān)鍵的作用.在昆蟲(chóng)取食的過(guò)程中，昆蟲(chóng)需要分泌效應(yīng)蛋白到寄主植物中，以調(diào)控植物防御反應(yīng)并使其成功取食.而植物對(duì)昆蟲(chóng)取食的防御反應(yīng)通常與昆蟲(chóng)唾液中的某些蛋白有關(guān)，并且植物對(duì)蟲(chóng)害誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)以及防御應(yīng)答反應(yīng)已經(jīng)在幾個(gè)系統(tǒng)中得到表征[41].這一過(guò)程中涉及到膜電位變化、ROS爆發(fā)和MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)，以及水楊酸、茉莉酸、肽類(lèi)等激素防御反應(yīng)的激活.但是，目前關(guān)于昆蟲(chóng)激發(fā)子相關(guān)植物受體的研究，以及效應(yīng)子在寄主植物中的作用靶點(diǎn)等問(wèn)題仍所知甚少.

隨著多組學(xué)和基因功能分析(例如RNA干擾，植物中蛋白質(zhì)的過(guò)表達(dá)和轉(zhuǎn)基因技術(shù))等檢測(cè)手段應(yīng)用與昆蟲(chóng)口腔分泌物的活性因子的鑒定，促進(jìn)了新的功能因子的發(fā)現(xiàn)、激發(fā)和效應(yīng)受體的定位、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中第二信使的發(fā)現(xiàn)及作用方式，讓人們對(duì)植食性昆蟲(chóng)-植物之間的相互協(xié)同、相互抵御、相互進(jìn)步的關(guān)系了解的更為深刻，為研究新型害蟲(chóng)防控策略提供新思路.