茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的研究進(jìn)展

張 瑾, 邢玉嫻, 韓 濤, 于廣威,4,*, 孫曉玲,*

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所, 杭州 310008; 2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 杭州 310008;3. 海南阿羅多甘農(nóng)業(yè)科技有限公司, 海南白沙 572800; 4. 濰坊科技學(xué)院, 山東濰坊 261000)

作為世界的三大無(wú)酒精飲料之一，茶不僅具有層次豐富的口感，而且具有著名的保健功效。茶主要由茶樹(shù)Camelliasinensis的芽和嫩葉制成。茶樹(shù)屬于山茶科山茶屬，是多年生常綠灌木或喬木，生長(zhǎng)在熱帶和亞熱帶環(huán)境中，主要分布在中國(guó)南部、印度阿薩姆和東南亞(共占世界種植總量的82%)(Zhaoetal., 2020)。目前，我國(guó)已有記載的為害茶樹(shù)的害蟲(chóng)和害螨種類已超過(guò)800種，常見(jiàn)種類也有400余種。害蟲(chóng)為害除了顯著降低茶葉產(chǎn)量以外，還會(huì)降低茶葉品質(zhì)，干擾農(nóng)事活動(dòng)(Lietal., 2018; 周孝貴和肖強(qiáng), 2020)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小貫松村葉蟬Matsumurascaonukii大發(fā)生年份常導(dǎo)致高達(dá)50%以上的茶葉產(chǎn)量損失，年防治費(fèi)用占茶樹(shù)病蟲(chóng)害總防治費(fèi)用的60%以上(濮小英和馮明光, 2004; Chen LLetal., 2019)。目前，對(duì)茶樹(shù)害蟲(chóng)的有效防治尚主要依賴于化學(xué)農(nóng)藥，化學(xué)農(nóng)藥的頻繁使用除了導(dǎo)致茶樹(shù)害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性、生態(tài)系統(tǒng)污染和茶葉農(nóng)藥殘留超標(biāo)外，還會(huì)大量殺傷天敵，導(dǎo)致茶園生態(tài)系統(tǒng)抗性持續(xù)降低。因此，茶樹(shù)害蟲(chóng)頻繁暴發(fā)成災(zāi)已嚴(yán)重制約了我國(guó)茶產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展，開(kāi)發(fā)茶樹(shù)害蟲(chóng)綠色防控新途徑是保障茶葉安全生產(chǎn)的重要措施。

植物誘導(dǎo)抗性是指植物在植食性昆蟲(chóng)為害后產(chǎn)生的具有防御性的生理生化反應(yīng)，可影響植食者的生長(zhǎng)發(fā)育及其天敵的寄生行為等(Wu and Baldwin, 2010)。深入剖析植食性昆蟲(chóng)誘導(dǎo)植物產(chǎn)生的防御反應(yīng)及其內(nèi)在機(jī)理，可為害蟲(chóng)治理新途徑(如植物誘導(dǎo)劑、害蟲(chóng)和天敵行為調(diào)控劑)的開(kāi)發(fā)提供重要的理論基礎(chǔ)。茶樹(shù)受體感知來(lái)自植食性昆蟲(chóng)的相關(guān)信號(hào)后，啟動(dòng)早期信號(hào)通路如鈣離子、活性氧和MAPK激酶，進(jìn)而激活植物激素、轉(zhuǎn)錄因子和防御基因等信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，最終以局部和系統(tǒng)的方式啟動(dòng)防御代謝物、蛋白、物理防御和耐受性等防御應(yīng)答保護(hù)自身免受昆蟲(chóng)攻擊(桂連友, 2004; Sunetal., 2014; Yeetal., 2021)。茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的研究始于20世紀(jì)90年代(許寧等, 1999)。近10年以來(lái)，隨著茶樹(shù)基因組注釋的完成，茶樹(shù)抗蟲(chóng)研究領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。在茶樹(shù)抗蟲(chóng)防御系統(tǒng)建立、茶樹(shù)抗蟲(chóng)基因克隆、抗蟲(chóng)代謝物分離鑒定以及誘導(dǎo)抗蟲(chóng)分子機(jī)制的解析等方面均取得重大突破。上述研究結(jié)果不僅在理論上可加深對(duì)害蟲(chóng)與茶樹(shù)互作關(guān)系、茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)機(jī)理等的認(rèn)識(shí)，而且在實(shí)踐上可為開(kāi)發(fā)茶樹(shù)害蟲(chóng)治理新途徑，如茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑、天敵引誘劑、害蟲(chóng)驅(qū)避劑等提供重要的理論與技術(shù)指導(dǎo)。至今，茶尺蠖Ectropisobliqua、灰茶尺蠖E.grisescens、小貫松村葉蟬M.onukii和茶麗紋象甲Myllocerinusaurolineatus等主要害蟲(chóng)為害誘導(dǎo)的茶樹(shù)防御反應(yīng)、相關(guān)調(diào)控機(jī)理及誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的利用等方面已經(jīng)取得一些進(jìn)展。本文主要對(duì)上述進(jìn)展進(jìn)行梳理、歸納和總結(jié)，以期為深入研究茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的分子機(jī)理和進(jìn)一步利用茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性開(kāi)發(fā)害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)提供科學(xué)參考。

1 害蟲(chóng)為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物及其生態(tài)功能

在遭受植食性昆蟲(chóng)為害后，植物通過(guò)改變自身?yè)]發(fā)物組成相、提高揮發(fā)物釋放量，以及釋放蟲(chóng)害誘導(dǎo)特異性揮發(fā)物等方式與周圍有機(jī)體進(jìn)行化學(xué)信號(hào)交流，從而發(fā)揮其生態(tài)功能 (Dudarevaetal., 2006)。一方面，蟲(chóng)害誘導(dǎo)的植物揮發(fā)物(herbivore-induced plant volatiles, HIPVs)通過(guò)吸引害蟲(chóng)的天敵前來(lái)捕食或寄生，從而實(shí)現(xiàn)蟲(chóng)害誘導(dǎo)植物產(chǎn)生的間接防御反應(yīng)(Heil, 2004)；另一方面，HIPVs還可通過(guò)激活植物的鈣離子信號(hào)通路和茉莉酸(jasmonic acid, JA)信號(hào)通路引起臨近植物的防御警備效應(yīng)或直接激活臨近植物的防御反應(yīng)(Erbetal., 2015; Jingetal., 2021; Yeetal., 2021)。更為有趣的是，害蟲(chóng)還能利用HIPVs定位交配或產(chǎn)卵場(chǎng)所，識(shí)別其嗜好寄主，從而提高后代的生長(zhǎng)適合度和繁殖效率(Shiojirietal., 2002, 2003; Delphiaetal., 2007; Sunetal., 2014)。

茶樹(shù)是多年生的木本經(jīng)濟(jì)作物，茶樹(shù)葉片中的芳香類物質(zhì)，如芳樟醇(linalool)、吲哚(indole)和水楊酸甲酯(methyl salicylate, MeSA)等是茶葉香氣的重要組成成分(蔡曉明等, 2009)。被茶樹(shù)害蟲(chóng)為害后，茶樹(shù)揮發(fā)物的組成相會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，進(jìn)而影響茶葉品質(zhì)。大量研究結(jié)果表明，不同害蟲(chóng)為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物中有許多相同的成分，如茶尺蠖、茶麗紋象甲和小貫松村葉蟬為害均可誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放(Z)-3-己烯基醋酸酯[(Z)-3-hexenyl acetate]、(E)-β-羅勒烯[(E)-β-ocimene]、芳樟醇、(E,E)-α-法尼烯 [(E,E)-α-farnesene]、(E)-橙花叔醇 [(E)-nerolidol]、吲哚和苯乙醇(phenylethyl alcohol)等17種共有的揮發(fā)物成分；另外，由于害蟲(chóng)的取食策略、為害程度和蟲(chóng)害來(lái)源激發(fā)子的不同，不同種類害蟲(chóng)為害又會(huì)誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放特異性成分，如小貫松村葉蟬為害可特異性誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放水楊酸甲酯、4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯[(E,E)-4,8,12-trimethy ltrideca-1,3,7,11-tetraene, TMTT]和香葉醇(geraniol)，茶尺蠖為害可特異性誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放(Z)-β-羅勒烯、苯甲醇(benzyl alcohol)、(Z)-3-己烯基丁酸酯 [(Z)-3-hexenyl butyrate]，以及(E)-β-法尼烯[(E)-β-farnesene]等8種揮發(fā)性化合物，茶麗紋象甲為害可特異性誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放γ-依蘭油烯(γ-muurolene)和1,3,8-p-menthatriene(Sunetal., 2010, 2014; 王國(guó)昌, 2010; Caietal., 2014)。不同害蟲(chóng)誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放揮發(fā)物的具體情況詳見(jiàn)表1。

表1 3種害蟲(chóng)誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放揮發(fā)物的種類及生態(tài)功能

根據(jù)茶樹(shù)害蟲(chóng)的生物學(xué)習(xí)性，基于HIPVs開(kāi)發(fā)的害蟲(chóng)引誘劑，與誘捕器或粘板結(jié)合使用直接誘殺害蟲(chóng)是HIPVs利用的重要途徑之一。茶麗紋象甲是茶園中的重要食葉害蟲(chóng)種類之一，具有聚集分布的習(xí)性，科研工作者從茶麗紋象甲為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物中篩選出成蟲(chóng)引誘劑配方。有研究發(fā)現(xiàn)，茶麗紋象甲為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的40余種揮發(fā)物中，苯甲醇、(Z)-3-己烯基醋酸酯和香葉烯(β-myrcene)等13種揮發(fā)物能夠引起象甲雌雄成蟲(chóng)強(qiáng)烈的觸角電生理反應(yīng)；其中，γ-萜品烯(γ-terpinene)、苯甲醇、順-3-己烯基醋酸酯、香葉烯、苯甲醛(benzaldehyde)和順-3-己烯醛 [(Z)-3-hexenal]對(duì)象甲的雌雄兩性均具引誘活性，(E/Z)-β-羅勒烯和(E,E)-α-法尼烯僅對(duì)象甲雄成蟲(chóng)具有引誘作用，芳樟醇、順-3-己烯醇[(Z)-3-hexenol]、苯乙醇和(E)-4,8,-二甲基-1,3,7-壬三烯[(E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene, DMNT]僅對(duì)象甲雌成蟲(chóng)具有引誘作用(Sunetal., 2010; Caietal., 2014)。在此結(jié)果基礎(chǔ)上，科研工作者采用正交法對(duì)具有引誘活性的化合物進(jìn)行組合配比，篩選出與象甲為害苗引誘活力相當(dāng)?shù)膬蓚€(gè)配方組合，田間試驗(yàn)結(jié)果表明(E/Z)-β-羅勒烯和(Z)-3-己烯基醋酸酯兩種物質(zhì)的組合對(duì)茶麗紋象甲具有顯著的引誘活性(Sunetal., 2012)。茶尺蠖隸屬于鱗翅目，其幼蟲(chóng)暴發(fā)成災(zāi)常給茶葉生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，其成蟲(chóng)利用寄主植物揮發(fā)物進(jìn)行交配和產(chǎn)卵場(chǎng)所的定位。在茶尺蠖誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的眾多揮發(fā)物中，苯甲醇、順-3-己烯基丁酸酯[(Z)-3-hexenyl butyrate]和順-3-己烯醛對(duì)未交配的茶尺蠖雌雄成蟲(chóng)均具有顯著的引誘效果，而芳樟醇和苯乙腈(phenylacetonitrile)對(duì)二者均有驅(qū)避作用；交配后的茶尺蠖雌雄成蟲(chóng)可以被順-3-己烯基丁酸酯、順-3-己烯基醋酸酯和順-3-己烯醛所引誘，由此推測(cè)茶尺蠖可能利用上述3種物質(zhì)定位產(chǎn)卵場(chǎng)所(Sunetal., 2014)。田間生測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明，順-3-己烯基醋酸酯、苯甲醇、順-3-己烯基丁酸酯和順-3-己烯醛4種物質(zhì)按照一定比例混合對(duì)茶尺蠖成蟲(chóng)具有顯著的誘集效果，可作為茶尺蠖成蟲(chóng)引誘劑在田間使用(Sunetal., 2016)。小貫松村葉蟬是茶園中的頭號(hào)害蟲(chóng)，以成若蟲(chóng)刺吸茶樹(shù)汁液為害，世代重疊嚴(yán)重，難于防治。研究發(fā)現(xiàn)小貫松村葉蟬利用順-3-己烯基醋酸酯定位產(chǎn)卵場(chǎng)所，其釋放量在葉蟬抗、感茶樹(shù)品種間存在明顯差異(Xinetal., 2016; 任倩倩, 2020)，小貫松村葉蟬會(huì)根據(jù)順-3-己烯基醋酸酯的釋放量為后代選擇更為合適的寄主(Xinetal., 2016)。目前，利用寄主植物揮發(fā)物，已研制出多個(gè)具有田間引誘活性的小貫松村葉蟬引誘劑(Caietal., 2020)；利用芳香植物揮發(fā)物，研制出1種小貫松村葉蟬的驅(qū)避劑(Chenetal., 2020)。

利用臨近茶樹(shù)對(duì)HIPVs的感知作用，開(kāi)發(fā)茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑是HIPVs利用的另外一個(gè)重要方面。Dong等(2011)發(fā)現(xiàn)茶小卷葉蛾Adoxophyeshonmai和神澤氏葉螨Tetranychuskanzawai為害可誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放法尼烯、芳樟醇和順-3-己烯醇等揮發(fā)物，并且這些物質(zhì)可從為害部位通過(guò)維管束傳導(dǎo)至健康部位，但是由此帶來(lái)的對(duì)健康部位次生代謝物積累的影響顯著低于揮發(fā)物暴露處理。進(jìn)而，有研究發(fā)現(xiàn)茶尺蠖幼蟲(chóng)為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物可作為化學(xué)信號(hào)物質(zhì)在茶樹(shù)間傳遞，并具有激活臨近植株防御警備/直接防御反應(yīng)的作用(雷舒等, 2016; Jingetal., 2021)。至今，已發(fā)現(xiàn)順-3-己烯醇、DMNT、芳樟醇、α-法尼烯、吲哚和橙花叔醇(nerolidol)等化合物是茶樹(shù)間化學(xué)信息交流的關(guān)鍵物質(zhì)，可引起臨近茶樹(shù)防御警備或激活臨近茶樹(shù)的防御反應(yīng)(Xinetal., 2016, 2019; Jingetal., 2019, 2021; Chenetal., 2020; Yeetal., 2021)。例如，有研究發(fā)現(xiàn)茶尺蠖幼蟲(chóng)取食誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物(順)-3-己烯醇、芳樟醇、α-法尼烯和萜烯同系物DMNT可誘導(dǎo)鄰近茶樹(shù)β-羅勒烯的釋放，進(jìn)而提高鄰近健康茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖成蟲(chóng)的驅(qū)避能力(Jingetal., 2021)；外用順-3-己烯醇處理可激活茶樹(shù)茉莉酸和乙烯(ethane, ET)信號(hào)通路，并由此提高茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的直接和間接防御反應(yīng)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)順-3-己烯醇是在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下生成順-3-己烯醇糖苷而發(fā)揮其調(diào)控功能的(Xinetal., 2016, 2019; Jingetal., 2019)；DMNT和吲哚暴露處理可以通過(guò)激活茶樹(shù)茉莉酸通路和鈣離子信號(hào)通路，通過(guò)改變下游次生代謝物的積累從而提高茶樹(shù)的防御反應(yīng)(Jingetal., 2021; Yeetal., 2021)；橙花叔醇暴露處理可激活茶樹(shù)JA、過(guò)氧化氫和脫落酸信號(hào)途徑，通過(guò)提高下游多酚氧化酶、胼胝質(zhì)和幾丁質(zhì)酶的活性，而提高茶樹(shù)對(duì)小貫松村葉蟬和茶炭疽病的抗性(Chenetal., 2020)。以上研究結(jié)果為茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑的開(kāi)發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

續(xù)表1 Table 1 continued

2 調(diào)控茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的重要防御信號(hào)網(wǎng)絡(luò)

感知植食性昆蟲(chóng)攻擊后，植物會(huì)啟動(dòng)早期信號(hào)事件(數(shù)秒和數(shù)分鐘內(nèi))。主要包括胞內(nèi)Ca2+含量升高、活性氧(reactive oxygen species, ROS)產(chǎn)生、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)活性增強(qiáng)等，這一現(xiàn)象已在擬南芥和水稻等模式植物中得到證實(shí)(Liuetal., 2018; Erb and Reymond, 2019)，而茶樹(shù)僅在近年來(lái)才有少量報(bào)道。通過(guò)對(duì)茶尺蠖幼蟲(chóng)為害后茶樹(shù)轉(zhuǎn)錄組學(xué)結(jié)果的分析，Yang等(2019)發(fā)現(xiàn)識(shí)別蟲(chóng)害相關(guān)分子模式的受體、Ca2+信號(hào)通路、MAPK級(jí)聯(lián)、ROS和眾多轉(zhuǎn)錄因子參與了茶樹(shù)抗蟲(chóng)防御的早期信號(hào)事件。揮發(fā)性吲哚暴露處理可提高隨后茶尺蠖幼蟲(chóng)為害誘導(dǎo)的茶樹(shù)早期信號(hào)元件基因在轉(zhuǎn)錄水平的上調(diào)，如鈣調(diào)蛋白(calmodulin, CAM)基因、類鈣調(diào)蛋白(calmodulin-like protein, CML)基因、Ca2+/鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase, CDPK)基因、MPK基因CsMPK2和CsMPK3, WRKY轉(zhuǎn)錄因子CsWRKY7和CsWRKY75, 以及MYC基因CsMYC2a和CsMYC2b等(Yeetal., 2021)。

在植物應(yīng)答蟲(chóng)害脅迫過(guò)程中，激素信號(hào)通路在早期信號(hào)到下游的轉(zhuǎn)錄水平、蛋白水平和代謝水平的重組間發(fā)揮著重要的調(diào)控作用(Schuman and Baldwin, 2016; Howeetal., 2018)。植物識(shí)別到害蟲(chóng)為害后，通過(guò)激活植物體內(nèi)復(fù)雜的植物激素信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)控下游相應(yīng)防御代謝物的積累而產(chǎn)生抗蟲(chóng)性。茉莉酸和水楊酸(salicylic acid, SA)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是其中的核心通路，植物生長(zhǎng)素、脫落酸、乙烯和赤霉素等其他植物激素通路則通過(guò)與茉莉酸和水楊酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的相互作用而發(fā)揮其調(diào)控功能(Shigenaga and Argueso, 2016)。以上植物激素信號(hào)通路在模式植物抗蟲(chóng)性機(jī)理的解析和調(diào)控方面已得到較為深入研究(Zhouetal., 2009; Lietal., 2015; Erb and Reymond, 2019)。由于茶樹(shù)還未建立成熟的遺傳轉(zhuǎn)化體系，目前害蟲(chóng)誘導(dǎo)茶樹(shù)抗蟲(chóng)機(jī)理的研究?jī)H從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了粗淺的解析：(1)害蟲(chóng)為害/模擬為害對(duì)茶樹(shù)體內(nèi)信號(hào)分子含量的影響；(2)害蟲(chóng)為害/模擬為害對(duì)茶樹(shù)信號(hào)通路重要合成酶基因和響應(yīng)基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)，以及下游次生代謝物質(zhì)含量的影響；(3)植物激素及相關(guān)信號(hào)通路抑制子處理后對(duì)茶樹(shù)抗蟲(chóng)性、相關(guān)基因表達(dá)量和防御化合物含量的影響。已證明，JA和SA可參與茶樹(shù)對(duì)多種害蟲(chóng)的防御應(yīng)答，其中，JA通路在調(diào)控茶樹(shù)防御反應(yīng)過(guò)程中發(fā)揮重要作用；此外，植物生長(zhǎng)素信號(hào)通路、ABA通路和赤霉素通路同時(shí)參與了茶樹(shù)的誘導(dǎo)防御反應(yīng)(Liaoetal., 2019; Zhang Jetal., 2020; 邢玉嫻, 2021)。 但是，上述植物激素信號(hào)網(wǎng)絡(luò)對(duì)茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的調(diào)控機(jī)理尚需深入解析。

3 茶樹(shù)茉莉酸信號(hào)通路的研究進(jìn)展及利用

如前所述，茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在茶樹(shù)抵御害蟲(chóng)為害過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，也是目前茶樹(shù)應(yīng)答害蟲(chóng)脅迫機(jī)制研究得最為詳盡的一條通路。脂氧合酶(lipoxygenase, LOX)參與植物抗蟲(chóng)防御反應(yīng)，是JA和綠葉揮發(fā)物合成所需的關(guān)鍵酶。Zhu等(2018)深入研究了CsLOX家族基因系統(tǒng)發(fā)育、基因結(jié)構(gòu)及其蛋白特征，分析了CsLOX家族基因成員在茶樹(shù)應(yīng)答生物和非生物脅迫時(shí)的表達(dá)特征，以及6個(gè)CsLOX基因的可變剪切情況，為研究LOX在茶樹(shù)誘導(dǎo)防御反應(yīng)中的調(diào)控機(jī)理提供了分子基礎(chǔ)。此外，12-氧-二烯酸還原酶3(12-oxophytodienoate reductase, OPR3)和丙二烯氧化物環(huán)化酶(allene oxide cyclase, AOC)等茉莉酸信號(hào)通路合成相關(guān)基因已經(jīng)被克隆和鑒定，它們的組織表達(dá)特征及其在生物脅迫和激素處理后的時(shí)空表達(dá)譜已經(jīng)被較為詳盡地研究，并據(jù)此對(duì)它們的功能進(jìn)行了預(yù)測(cè)(Wangetal., 2016; Xinetal., 2017)。兩個(gè)?；o酶A氧化酶(acyl-CoA oxidase)基因CsACX1和CsACX3是已分離鑒定的茶樹(shù)?；o酶A氧化酶家族成員基因，能被生物和非生物壓力誘導(dǎo)，并參與JA合成。另有研究報(bào)道茶樹(shù)CsJAZs家族基因差異應(yīng)答生物因子(茶尺蠖、葉蟬和炭疽病菌誘導(dǎo))、非生物因子(機(jī)械損傷、干旱)和植物激素(乙烯、赤霉素和脫落酸)，而且在蛋白水平上證明了CsJAZs與CsMYC2的互作關(guān)系。因此，CsJAZ家族基因的鑒定和分析為研究JA通路介導(dǎo)的生物和非生物脅迫提供了重要的分子基礎(chǔ)(Zhang Xetal., 2020; Zhengetal., 2020)。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析結(jié)果表明，茶尺蠖取食顯著上調(diào)了9個(gè)CsLOX基因、5個(gè)CsAOS基因、4個(gè)CsAOC基因、3個(gè)CsOPR基因、2個(gè)CsJMT基因和 9個(gè)CsJAZ基因等的轉(zhuǎn)錄表達(dá)(Yangetal., 2019)，提示了這些基因在茶樹(shù)抵御茶尺蠖為害過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，但是它們的確切生物學(xué)功能尚待遺傳轉(zhuǎn)化體系建立后進(jìn)一步驗(yàn)證。

大量研究結(jié)果表明，茶樹(shù)茉莉酸信號(hào)通路正調(diào)控茶樹(shù)對(duì)害蟲(chóng)的直接與間接抗性。 多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和絲氨酸蛋白酶抑制劑(serine protease inhibitor, SPI)是茶樹(shù)體內(nèi)重要的抗蟲(chóng)化學(xué)靶標(biāo)(桂連友等, 2005; Yangetal., 2013; Zhang Jetal., 2020)。外用JA或茉莉酸甲酯處理，可顯著提高茶苗葉片中PPO和SPI的活性，并發(fā)現(xiàn)二者活性與JA或茉莉酸甲酯的濃度呈顯著正相關(guān)，但與取食不同濃度激素處理苗的茶尺蠖幼蟲(chóng)生長(zhǎng)速率呈顯著負(fù)相關(guān)(桂連友等, 2005; Yangetal., 2013)；另有研究結(jié)果表明，外用MeJA處理茶樹(shù)可顯著提高茶尺蠖單白綿絨繭蜂Apantelessp.對(duì)茶尺蠖幼蟲(chóng)的寄生率，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)這是由于MeJA處理誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放了與茶尺蠖為害相似的揮發(fā)物組成相所致(桂連友等, 2004; Caietal., 2014; 孫曉玲等, 2016)。進(jìn)而，有研究利用茉莉酸和兩個(gè)茉莉酸通路抑制子[二乙基二硫代氨基甲酸鈉(三水)(sodium diethyldithiocarbamate trihydrate, DIECA)和水楊羥肟酸(salicylhydroxamic acid, SHAM)]進(jìn)一步證實(shí)茉莉酸信號(hào)通路正調(diào)控茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的直接抗性(Zhang Jetal., 2020)。鑒于此，利用茉莉酸信號(hào)通路調(diào)控茶樹(shù)的防御反應(yīng)，開(kāi)發(fā)茶樹(shù)的誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑等綠色防控技術(shù)就成為茶樹(shù)植物保護(hù)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

基于誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性開(kāi)發(fā)作物的誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑，并合理使用，是實(shí)現(xiàn)害蟲(chóng)綠色、有效及可持續(xù)治理的重要途徑之一。在植物體內(nèi)，游離JA在茉莉酸-氨基酸合成酶的催化下與異亮氨酸形成(+)-7-異-茉莉酸-L-異亮氨酸(JA-Ile)，JA-Ile與受體蛋白復(fù)合體COI1-JAZ1結(jié)合后方可啟動(dòng)植物體內(nèi)的系列生理與生化反應(yīng)(Sheardetal., 2010)。有研究工作者利用有機(jī)合成的方法獲得了JA-Ile結(jié)構(gòu)類似物JA-Ile-macrolactone 5b，并發(fā)現(xiàn)利用該物質(zhì)處理不僅能夠提高茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的直接抗性，而且還能夠降低茶炭疽病對(duì)茶樹(shù)的侵染速率。機(jī)理研究結(jié)果表明該物質(zhì)可以誘導(dǎo)CsOPR3表達(dá)量的顯著上調(diào)，同時(shí)抑制了黃酮類化合物圣草酚-5-氧-葡萄糖苷的累積，從而提高了茶樹(shù)對(duì)茶尺蠖的抗性(Linetal., 2020)。由于這些化學(xué)激發(fā)子本身對(duì)害蟲(chóng)和天敵沒(méi)有殺傷作用，加上這些化合物容易降解，因此據(jù)此開(kāi)發(fā)的誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑是今后開(kāi)發(fā)茶園有害生物可持續(xù)治理技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。

4 小結(jié)及展望

植物的誘導(dǎo)防御反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過(guò)程，涉及到植物對(duì)植食性昆蟲(chóng)為害的識(shí)別、多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(如JA、SA、乙烯、過(guò)氧化氫、赤霉素、ABA等)的激活與互作、植物防御相關(guān)基因的表達(dá)和調(diào)控，以及防御化合物的合成和積累等多個(gè)方面(Chen SLetal., 2019; Chen XYetal., 2019; Erb and Reymond, 2019; Erb and Kliebenstein, 2020; Maetal., 2020; Erbetal., 2021)。這一反應(yīng)不僅受多種環(huán)境因子(如溫度、光照等)的影響，而且還受到植食性昆蟲(chóng)取食策略或習(xí)性(如口器類型、寄主范圍等)的影響(Acevedoetal., 2015; Züst and Agrawal, 2016)，并且這一防御反應(yīng)具有植物種類、基因型、生育期、部位以及植食性昆蟲(chóng)種類、種群、齡期等的特異性(Lankau and Strauss, 2008; Poelman and Kessler, 2016; De Bobadillaetal., 2021)。本文基于茶樹(shù)主要害蟲(chóng)為害誘導(dǎo)茶樹(shù)防御反應(yīng)及其相關(guān)調(diào)控機(jī)理的研究，首先綜述了不同害蟲(chóng)為害誘導(dǎo)茶樹(shù)釋放的揮發(fā)物種類、生態(tài)功能及其在綠色防控中的應(yīng)用等多個(gè)方面；其次，概述了參與調(diào)控茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的重要防御信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，并重點(diǎn)闡述了茶樹(shù)茉莉酸信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的研究進(jìn)展。此外，文中還綜述了基于茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性開(kāi)發(fā)的害蟲(chóng)引誘劑和茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑等茶樹(shù)害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)。茶樹(shù)是多年生的木本經(jīng)濟(jì)作物，異花授粉，基因組雜合度高，生育周期長(zhǎng)，目前尚無(wú)成熟的遺傳轉(zhuǎn)化體系。受上述因素制約，害蟲(chóng)誘導(dǎo)茶樹(shù)防御反應(yīng)的分子調(diào)控機(jī)制尚無(wú)法深入展開(kāi)。但是，茶原產(chǎn)中國(guó)，復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境和長(zhǎng)期演化選擇形成了豐富多樣的茶樹(shù)種質(zhì)資源，尤其是野生資源豐富，這些資源具有重要育種價(jià)值的抗蟲(chóng)基因和主效數(shù)量抗性位點(diǎn)，這非常有利于重要抗蟲(chóng)基因的鑒定分離、防御信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)的建立、抗蟲(chóng)性與生長(zhǎng)發(fā)育平衡調(diào)控機(jī)理的解析以及茶樹(shù)-害蟲(chóng)互作機(jī)理的深入研究。從現(xiàn)有的研究進(jìn)展可以看出，茶樹(shù)誘導(dǎo)防御反應(yīng)與模式植物有許多相同之處，但是又有著茶樹(shù)與不同害蟲(chóng)研究系統(tǒng)的特異性。利用茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性開(kāi)發(fā)害蟲(chóng)的綠色防控技術(shù)，并加以合理使用，有望減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，逐步恢復(fù)茶園生態(tài)系統(tǒng)自身的抗性，從而徹底解決長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥引發(fā)的環(huán)境污染、生態(tài)系統(tǒng)平衡失調(diào)以及食品安全等問(wèn)題。今后，除了進(jìn)一步深入挖掘茶樹(shù)害蟲(chóng)誘導(dǎo)的防御反應(yīng)分子機(jī)理之外，還可從茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性的利用方面展開(kāi)以下研究：(1)建立茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)劑的高通量篩選模型，從天然存在的小分子化合物中篩選活性物質(zhì)，并研究其配套使用技術(shù)；(2)結(jié)合茶樹(shù)害蟲(chóng)性信息素的研究，篩選蟲(chóng)害誘導(dǎo)揮發(fā)物中的活性組分，開(kāi)發(fā)茶樹(shù)害蟲(chóng)性信息素增效劑；(3)進(jìn)一步研究茶樹(shù)害蟲(chóng)誘導(dǎo)特異性揮發(fā)物的生態(tài)功能，明確其在茶樹(shù)-害蟲(chóng)-天敵三級(jí)營(yíng)養(yǎng)關(guān)系中的作用，從而開(kāi)發(fā)出高效的天敵引誘劑。本文通過(guò)綜述茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性相關(guān)研究的進(jìn)展，旨在為深入研究其分子機(jī)理和進(jìn)一步利用茶樹(shù)誘導(dǎo)抗蟲(chóng)性開(kāi)發(fā)害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)提供參考