沙林杨PdSABP2A基因通过茉莉酸合成调控光肩星天牛抗性机制研究

针对光肩星天牛(ALB)对杨树的严重危害问题，中国林业科学研究院团队以抗虫杨树新品种沙林杨(PdS)为材料，揭示了茉莉酸(JA)通过激活关键基因PdSABP2A增强抗虫性的分子机制。研究发现外源JA处理可提升SOD活性和H2 O2 含量，降低MDA含量，使ALB取食面积减少56.92%；通过VIGS技术沉默PdSABP2A基因后，JA合成受阻导致抗虫性显著下降。该研究为杨树抗虫育种提供了新靶点。

　　

在广袤的西北地区，杨树作为生态建设的先锋树种，却长期遭受光肩星天牛(Anoplophora glabripennis, ALB)的致命威胁。这种蛀干害虫的幼虫会钻入树干内部取食，轻则降低木材品质，重则导致整株死亡。更棘手的是，ALB具有极强的隐蔽性，常规防治手段收效甚微。中国林业科学研究院沙漠林业实验中心培育的抗虫新品种沙林杨(Populus deltoides 'Shalinyang', PdS)为破解这一难题带来了曙光，但其抗虫机制始终是未解之谜。

这项发表在《Journal of Plant Physiology》的研究首次揭示了PdS通过茉莉酸(Jasmonic Acid, JA)信号通路抵御ALB的分子机制。研究人员发现，外源施加50 μM JA能显著增强PdS的防御能力：超氧化物歧化酶(SOD)活性提升38%，过氧化氢(H₂
O₂
)积累增加25%，而氧化损伤标志物丙二醛(MDA)下降21%，ALB幼虫的取食面积和蛀干痕迹分别减少56.92%和49.33%。通过转录组分析锁定甲酯酶(MES)家族关键基因PdSABP2A，该基因在JA处理后表达量激增5.8倍。

研究团队采用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术构建基因敲低植株，当PdSABP2A表达被抑制73.72%时，JA合成受阻导致防御能力全面崩溃：ALB幼虫存活率提高2.3倍，消化酶活性增强，而植株的防御酶活性降低40%。分子机制解析表明，PdSABP2A通过催化甲基茉莉酸(MeJA)水解生成活性JA，进而激活下游防御基因表达。这一发现不仅填补了木本植物JA信号通路研究的空白，更为分子设计育种提供了精准靶标。

关键技术方法包括：从内蒙古磴口县采集PdS样本进行温室培育；采用50 μM JA喷雾处理1年生幼苗；通过分光光度法测定SOD、POD、H₂
O₂
和MDA含量；基于Illumina转录组筛选差异基因；构建TRV病毒载体进行VIGS沉默实验；统计ALB取食行为学参数。

【外源JA处理增强PdS防御能力】
实验显示50 μM JA处理最优，使叶片H₂
O₂
含量在24小时达峰值，SOD活性持续升高48小时，形成氧化爆发防御屏障。ALB选择实验证实处理组幼虫体重增长量比对照组低62%。

【PdSABP2A基因功能验证】
该基因编码含GXSXG保守结构的α/β水解酶，与拟南芥AtSABP2有72%同源性。VIGS植株JA含量下降68%，幼虫蛀道长度增加3.2倍，证明其通过调控JA合成影响抗性。

【讨论与展望】
该研究首次将SABP2类蛋白的功能拓展至木本植物抗虫领域，揭示了JA信号通路在杨树-昆虫互作中的核心地位。未来可通过基因编辑技术创制PdSABP2A过表达株系，或开发JA缓释剂用于ALB绿色防控。这一突破性进展为西北生态脆弱区林木抗逆育种提供了全新策略，对保障"三北"防护林工程可持续发展具有重要实践价值。