摘要：2025年3月6日，New Phytologist在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心毛颖波研究组题为“Arabidopsis perceives caterpillar oral secretion to increase resistance by

科研进展

2025年3月6日，New Phytologist在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心毛颖波研究组题为“Arabidopsis perceives caterpillar oral secretion to increase resistance by reactive oxygen species-enhanced glucosinolate hydrolysis”的研究论文。该研究揭示了拟南芥以BAK1-BIK1依赖的方式感知昆虫的口器分泌物（OS），激发RBOHD在外质体中产生活性氧ROS，ROS通过加速硫代葡萄糖苷水解产生有毒代谢产物从而增强植物抗虫性的分子机制。

当面对植食性昆虫时，除了损伤响应外，植物还能检测并识别取食相关分子模式（HAMPs）以触发精确的防御反应。植食性昆虫的口器分泌物（OS）中含有多种调节植物防御的信号分子，如激发子和效应子，分别触发和破坏植物的抗虫防御系统。例如，最早发现的鳞翅目昆虫口器分泌物激发子volicitin，能够诱导植物产生挥发代谢物吸引植食性昆虫天敌间接抗虫。课题组前期研究发现棉铃虫（Helicoverpa armigera）OS中的HARP1和HAS1能够抑制植物防御激素茉莉素（JA），抑制植物抗虫防御。

植物对植食性昆虫和病原菌的识别是诱导防御的第一步。在植物与病原体相互作用过程中，模式识别受体（PRRs）及其在细胞膜上的共受体通过识别病原相关分子模式（PAMPs）迅速激活病原相关分子模式免疫反应（PTI），诱导活性氧（ROS）的爆发。相较于对病原微生物的识别，植物对昆虫取食的识别机制尚不清楚。

该研究发现，拟南芥在受到昆虫取食时，能够以依赖于BAK1/BIK1的方式感知棉铃虫等多种鳞翅目昆虫的OS，随后激活依赖于RBOHD的两次质外体ROS爆发。而单一的机械损伤则不能诱导ROS积累。虫咬诱导的ROS进一步促进拟南芥主要抗虫代谢物硫代葡萄糖苷（GLS）分解代谢过程中相关基因的表达，进而在很大程度上加速了取食部位周围GLS水解为有毒代谢产物，促进植物对昆虫的抗性。

该研究揭示了植物通过感知昆虫OS来启动防御机制，为植物与昆虫之间的相互作用提供了新的见解，表明植物的先天免疫系统在抗虫防御中同样发挥着重要作用，为植物抗虫、抗病菌串扰系统的研究提供了新的视角。

昆虫OS触发植物免疫增强植物抗虫性的模式图

毛颖波研究组合影

中国科学院分子植物科学卓越创新中心已毕业博士陈雪莹和博士研究生吴曼妮为该论文第一作者，毛颖波研究员为通讯作者。研究组成员王牧阳博士、陈秋逸博士（已毕业）、博士研究生李派，中国科学院分子植物科学卓越创新中心的辛秀芳研究员与李建彩研究员参与了该研究；感谢中国科学院分子植物科学卓越创新中心公共技术服务中心胡文利老师、徐晓燕老师、王姗姗老师以及蔡文娟老师对该项研究的帮助。该研究得到了植物性状形成与塑造全国重点实验室、国家重点研究与发展计划、国家自然科学基金、上海市科学技术委员会项目以及中国博士后科学基金的资助。

来源：曹雨晴讲科学