俄罗斯橄榄受星天牛持续取食诱导的时间协调防御响应及分子机制解析

《BMC Plant Biology》：Temporal dynamics of jasmonate signaling and flavonoid biosynthesis in Elaeagnus angustifolia during sustained adult Anoplophora glabripennis herbivory

　　

摘要

背景

星天牛（Anoplophora glabripennis，ALB）是一种具有毁灭性的入侵性害虫，对全球森林生态系统构成威胁。俄罗斯橄榄（Elaeagnus angustifolia）可作为末端诱捕树，成年虫体的持续取食可诱导防御性树脂分泌（gummosis），从而杀死虫卵及初孵幼虫。然而，这一防御机制背后时间依赖性的分子事件仍不明确。本研究旨在表征俄罗斯橄榄嫩枝在持续星天牛取食过程中的时间动态防御特征。

结果

我们将时间序列RNA-seq（0、6、12、24和72小时）与植物激素及类黄酮代谢组学分析相结合。转录组重塑在24小时最为显著，标志着从早期水杨酸和茉莉酸信号通路向苯丙烷-类黄酮生物合成通路的转变。时滞相关分析表明，激素积累与转录响应之间存在通路特异性的协调关系。生化验证证实24小时时总类黄酮含量和PAL酶活性显著增加，且特定类黄酮苷元和糖苷呈现不同的积累模式。加权基因共表达网络分析进一步鉴定出与类黄酮结构基因共表达的关键转录因子（MYB、bHLH、WRKY）；其预测靶基因富集于防御相关通路，且PAL-4启动子中含有与其结合基序匹配的顺式调控元件。

结论

我们的结果表明，俄罗斯橄榄对星天牛取食具有时间协调的防御响应，早期茉莉酸-水杨酸信号通路先于晚期类黄酮积累发挥作用。本研究为诱捕树防御机制提供了分子层面的见解，并深化了对木本植物时间依赖性诱导防御的理解。