JIPB｜张友军院士/郭兆将研究员团队发表综述系统阐述植物抗虫的“四大法宝”

       近日，我所张友军院士/郭兆将研究员团队受邀在国际植物学权威期刊《Journal of Integrative Plant Biology》发表特邀综述论文“Plant strategies against herbivorous insects”。文章系统回顾了过去两个世纪植物–昆虫互作研究进展，并首次提出植物抵御植食性昆虫的“四大法宝”，即物理防御、化学防御、生态调控和行为防御，强调四者间的协调协同作用，并指出未来研究的重点方向和领域，为害虫可持续治理提供重要的理论依据。

       长期以来，植食性昆虫对全球农业造成严重威胁，每年可造成约10%–20%的粮食损失和30%–40%的蔬菜减产，严重影响粮食安全和农业可持续发展。传统以化学农药为主的防控策略虽见效快，但伴随环境污染、非靶标生物损害和抗药性演化等问题，难以满足现代农业可持续发展需求。郭兆将团队在综述中指出，在植物与昆虫数亿年的军备竞赛中，植物已经进化出形成了高度复杂且高效的天然抗虫防御体系，可为农业害虫防治提供新的思路。

       文章系统总结了四类核心防御策略：（1）物理防御：植物通过表皮毛、角质层加厚、木质素沉积及硅元素沉积等结构特征，有效阻碍昆虫附着、取食及侵入，形成第一道防线。（2）化学防御：植物可产生萜类、酚类、生物碱、皂苷及硫代葡萄糖苷等次生代谢物，以及蛋白酶抑制剂等抗虫蛋白，对昆虫产生驱避、毒杀及消化干扰作用。（3）生态调控防御：植物在遭受昆虫取食时可释放挥发性有机物，精准招募寄生蜂等天敌，从而形成“以虫治虫”的生态防御体系，同时还能激活邻近植物的防御反应。（4）行为防御：植物可通过调节生长节律、形态结构及资源分配策略，降低昆虫识别与取食概率，实现防御与生长的动态平衡。而且，四种防御机制并非独立发挥作用，而是在茉莉酸（JA）等信号网络的介导下实现协调与协同，形成多层次、多机制联合的高效抗虫体系。基于此，文章指出未来研究应聚焦的重点方向包括：（1）系统挖掘和解析关键抗虫基因及其调控网络；（2）构建多层级协同抗虫调控模型；（3）推动分子设计育种与生态防控技术融合应用；（4）利用人工智能（AI）技术加速抗虫基因挖掘与精准育种。这些研究将有助于减少化学农药依赖、延缓害虫抗性演化，并为培育高抗虫作物提供全新技术路径。该综述为理解植物天然抗虫策略及其在农业生防体系中的应用奠定理论基础，推动从“以化学防治为主”向“以生态与遗传资源为支撑”的综合防治模式转变，对提升作物抗虫能力和实现农业绿色发展具有重要意义。

       我所朱流红博士后、杨寒池博士和李佩轩博士为该论文的共同第一作者。郭兆将研究员为通讯作者。我所吕红豪研究员和中国工程院院士张友军研究员对本研究提供了重要指导。本研究获得国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.70209