综述：叶间低语：阐明植物对植食性昆虫的机械感知及下游防御反应

《Plant, Cell & Environment》：Whispering Through the Leaves: Elucidating the Mechanical Perception and Downstream Defence Response Against Herbivory

本文系统阐述了昆虫取食引发的机械刺激（如组织变形）如何被植物形态与分子传感器（如离子通道、细胞壁关联激酶）感知，并转化为电信号和化学信号（如Ca2+波、动作电位），通过维管系统（韧皮部/木质部）进行长距离传递，最终与激素通路（JA/SA）协同调控防御基因表达；研究还拓展至非维管植物（苔藓），为作物抗性改良提供新视角。

　　

ABSTRACT

昆虫取食不仅造成植物组织损伤，还产生一系列生物物理和化学信号，植物必须检测并解读这些信号。为应对这些挑战，植物进化出特殊结构和机制来感知机械输入并将其转化为协调的防御响应。本综述总结了昆虫取食过程中机械刺激（mechanostimulation）的概念，重点阐述植物如何识别机械信号并将其整合到更广泛的防御信号网络中。

机械刺激的类型与感知机制

昆虫取食时产生的机械刺激包括组织撕裂、振动和压力变化等。植物通过形态特征（如表皮毛、细胞壁）和分子传感器（如离子通道、细胞壁关联激酶（wall-associated kinases, WAKs））感知这些信号。例如，机械敏感离子通道（mechanosensitive ion channels）在细胞膜上响应膜张力变化，引发钙离子（Ca²⁺）内流，启动下游信号级联。

电信号与长距离传递

机械感知后，植物通过电信号（如动作电位（action potentials）和系统电位（system potentials））进行细胞间和长距离通信。维管系统，特别是韧皮部（phloem）和木质部（xylem），是信号传输的关键通道。这些电信号协调远端组织的防御准备，实现快速全身响应。

与激素通路和转录调控的整合

机械刺激与茉莉酸（jasmonic acid, JA）、水杨酸（salicylic acid, SA）等激素通路交互，调控转录因子（如MYC2）活性，进而激活防御基因（如蛋白酶抑制剂（protease inhibitors））表达。这种整合确保防御反应的特异性和效率。

非维管植物的机械感知与防御

在苔藓等非维管植物中，机械感知和防御反应在没有维管组织的情况下发生，表明这些机制在早期陆生植物中已起源并进化。研究这些植物有助于理解防御策略的演化历程。

结论与展望

机械刺激是植物防御网络的核心环节，其研究为作物抗虫性改良开辟了新途径。未来工作可聚焦于作物中机械传感元件的挖掘及信号优化策略。