月季（Rosa hybrida）腺毛状皮刺积累特异性倍半萜类化合物介导蚜虫防御机制研究

本研究揭示了月季（Rosa hybrida）腺毛状皮刺（GPs）通过积累β-石竹烯（β-cis-caryophyllene）、γ-依兰油烯（γ-muurolene）等挥发性倍半萜类化合物，形成兼具物理屏障与化学防御的双重抗虫机制，为植物抗虫育种提供了新靶点。

　　

Highlight

腺毛状皮刺主要存在于花蕾下方花梗和萼片上

月季杂交种'超级明星'的花序观察显示，花蕾下方花梗和萼片分布着柔软多彩的皮刺状结构（图1A）。这些特殊结构具有与茎叶部位坚硬非腺毛状皮刺（NGPs）截然不同的形态特征，其头部呈现鲜艳的红色或绿色，暗示可能具有代谢物合成与分泌功能。

讨论

在进化过程中，植物形成了应对生物与非生物胁迫的物理化学防御体系。针对害虫的防御主要通过具有特定代谢物的形态附属结构实现，包括腺毛（trichomes）、囊泡（bladders）、刺状结构（spines/thorns）及皮刺（prickles）等。本研究首次系统揭示月季腺毛状皮刺（GPs）通过积累倍半萜烯类挥发物（如γ-依兰油烯）形成诱捕-毒杀双功能抗蚜机制。这种将物理结构与化学防御代谢物整合于一体的策略，对广谱性害虫防治具有重要应用价值。

结论与未来展望

本研究不仅重新解析了GPs的形态解剖特征，更通过非靶向代谢组学与基因表达分析，首次阐明其在昆虫防御中的代谢与遗传机制。GPs通过整合物理与化学防御功能，为广谱抗虫策略提供了新思路。这些特殊结构所积累的挥发性倍半萜类化合物（如β-石竹烯、γ-依兰油烯和β-古巴烯）可能通过直接杀虫作用或吸引天敌实现间接防御。未来研究应聚焦于：1）GPs发育的分子调控网络；2）关键倍半萜合成酶基因的功能验证；3）GPs介导的防御机制在玫瑰属作物中的保守性与特异性。这些工作将为开发新型植物抗虫策略提供理论依据。