模拟 caterpillar 取食诱导的高粱（Sorghum bicolor L. Moench）与水稻（Oryza sativa L.）比较生化响应：可溶性糖与酚类代谢变化及其与诱导防御的关联

《Plant Signaling & Behavior》：Comparative biochemical responses of sorghum (Sorghum Bicolor L. Moench) and rice (Oryza Sativa L.) to simulated caterpillar herbivory: alterations in soluble sugars and phenolic metabolism associated with induced defense

　　

与食草动物相关的刺激能够改变初生代谢和专化代谢，但谷类作物之间的比较生化响应仍缺乏充分表征。本研究考察了高粱（Sorghum bicolor L. Moench）品种Epuripur和高粱与NERICA 9水稻在模拟鳞翅目幼虫取食后可溶性糖及靶向酚酸的变化。植株接受机械叶片损伤后施加来自四龄和五龄Mythimna loreyi幼虫的稀释口腔分泌物（wounded plus oral secretion，WOS），而未处理植株作为对照。24 h后，采用高效液相色谱（high-performance liquid chromatography，HPLC）分析叶片组织中的葡萄糖、果糖及七种靶向酚酸。双因素方差分析（two-way ANOVA）评估植物材料、处理及其交互作用的影响。WOS处理显著降低了两种材料中葡萄糖和果糖的浓度（P < 0.001），且植物材料×处理交互作用显著。多种酚酸在WOS处理后升高或变为可检测，包括对羟基苯甲酸（p-hydroxybenzoic acid）、香草酸（vanillic acid）、丁香酸（syringic acid）、对香豆酸（p-coumaric acid）、肉桂酸（cinnamic acid）和氯苯甲酸（chlorobenzoic acid）。大多数酚酸存在显著的植物材料×处理交互作用，而对香豆酸的交互作用不显著（P = 0.205）。Epuripur高粱通常表现出比NERICA 9更高的多种代谢物浓度。这些结果表明，对模拟鳞翅目幼虫相关刺激存在材料特异性的生化响应，涉及初生代谢和酚类代谢的变化。然而，本研究并未确立碳分配、生长-防御权衡或直接抗虫性。由于未设置仅损伤和仅口腔分泌物处理，其各自效应无法分离。研究结果为后续采用直接食草动物取食、多基因型、时间进程取样及生理和昆虫表现测定开展进一步研究提供了候选生化响应。

研究背景：高粱（Sorghum bicolor L. Moench）和水稻（Oryza sativa L.）是全球重要谷类作物，对粮食安全、畜牧生产和农业生计具有重要贡献。两种作物均遭受多种昆虫食草动物攻击，包括鳞翅目幼虫。茎蛀性昆虫是经济上重要的谷类害虫，因为幼虫在植物组织内取食可破坏维管运输、削弱植株并降低生产力。然而，本研究并未涉及茎蛀性昆虫的直接取食，而是采用机械叶片损伤结合水稻粘虫（Mythimna loreyi）口腔分泌物，因此研究被界定为对一般模拟鳞翅目幼虫取食响应的考察，而非对茎蛀性昆虫抗性的直接评估。Mythimna loreyi是一种多食性夜蛾科食草动物，与禾本科作物相关。理解对食草动物的生化响应具有重要意义，因为诱导防御机制可促进植物抗性和耐受性，并可能最终为综合治理和作物改良提供有用性状。鳞翅目幼虫相关损伤可触发协调的局部和系统响应，涉及伤害信号、植物激素调控、氧化还原变化以及初生和专化代谢的重组。幼虫取食造成机械组织损伤并引入食草动物相关分子信号，可激活钙通量、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、丝裂原活化蛋白激酶级联以及涉及茉莉酸、水杨酸和乙烯的植物激素途径。食草动物口腔分泌物可含有改变植物对机械损伤响应的激发子。酚类化合物包括酚酸、类黄酮和单宁等多样次生代谢物，有助于植物防御和对食草动物的响应。可溶性碳水化合物是植物代谢的重要组成部分，因为它们为生长和生物合成提供能量和碳骨架，也可作为影响防御响应的信号分子。高粱使用C?光合作用而水稻使用C?光合作用，这些差异可能影响初生代谢和资源可用性。此前工作已证明高粱和水稻在食草动物诱导挥发性排放方面存在差异，但涉及可溶性糖和单个酚酸的人工鳞翅目幼虫取食后比较生化响应关注较少。

存在问题与开展研究的原因：虽然挥发性介导的响应受到相当关注，但可溶性糖和酚酸谱的变化为初生和专化代谢提供补充信息。作者近期工作证明，接受模拟取食的高粱释放候选食草动物诱导植物挥发物（herbivore-induced plant volatiles，HIPVs），包括DMNT和(Z)-3-己烯基乙酸酯，这些化合物对寄生蜂Cotesia flavipes引起行为反应。本研究延伸这一研究方向，考察初生代谢和酚类代谢中的生化响应而非挥发性介导的三营养级互作。研究旨在考察高粱品种Epuripur和描述为NERICA品种9的水稻材料在涉及机械叶片损伤和M. loreyi口腔分泌物的模拟鳞翅目幼虫取食后的生化响应。具体而言，研究人员考察：人工取食后可溶性糖浓度的变化；处理后单个酚酸谱的改变；受试高粱和水稻材料之间组成型和处理相关生化谱的差异。研究人员假设人工取食会改变可溶性糖浓度并通过刺激防御相关代谢增加酚酸积累，进一步预期这些生化变化的幅度在受试高粱和水稻材料之间不同，但不假设此类差异代表物种水平的抗性差异。因此本研究不构成对茎蛀性昆虫抗性的直接检验，而是评估两种谷类材料对由机械损伤和M. loreyi口腔分泌物施加组成的受控模拟鳞翅目幼虫取食处理的生化响应。

研究结论与意义：本研究表明，由机械叶片损伤结合Mythimna loreyi口腔分泌物组成的模拟鳞翅目幼虫取食与受试Epuripur高粱和NERICA 9水稻材料中可溶性糖和酚酸谱的变化相关。两种材料中WOS处理后葡萄糖和果糖浓度显著降低，而多种酚酸显示数值增加。这些响应的幅度和统计支持因代谢物和作物材料而异。两种植物材料在基线和处理相关代谢物浓度上存在差异，Epuripur高粱通常显示多种被测代谢物浓度较高。这些差异应解释为所考察特定材料之间的生化差异，而非高粱具有更大物种水平防御能力的证据。可溶性糖下降与碳水化合物代谢改变一致，但不能证明碳向防御的再分配或生长-防御权衡。同样，酚类浓度增加表明与模拟取食相关的代谢响应，但不能确立对茎蛀性昆虫或其他食草动物的直接抗性。一个主要局限是实验设计仅包括未处理对照和WOS处理，因此机械损伤和口腔分泌物效应无法分离。研究结果最好解释为对人工鳞翅目幼虫相关刺激的生化响应。对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸的处理相关变化鉴定出可供进一步研究的候选代谢物。总体而言，本研究提供证据表明受试高粱和水稻材料在人工鳞翅目幼虫相关刺激后经历不同的生化变化，并为整合生化谱分析与生理、分子和昆虫表现方法研究谷类防御提供基础。

关键技术方法：研究以高粱品种Epuripur和水稻品种NERICA 9（New Rice for Africa 9，由亚洲栽培稻Oryza sativa L.与非洲栽培稻Oryza glaberrima Steud.种间杂交育成的雨养陆稻品种，来源于Africa Rice Center）为材料，在温室受控条件下培养4–6周龄植株。以水稻粘虫Mythimna loreyi四龄和五龄幼虫为口腔分泌物来源，收集并混合口腔分泌物、稀释后用于模拟取食处理（WOS：机械损伤加口腔分泌物）。处理24 h后采集叶片组织，采用高效液相色谱（HPLC）分别测定可溶性糖（葡萄糖、果糖，折射率检测）和七种靶向酚酸（紫外280 nm检测），并以双因素方差分析（two-way ANOVA）及Tukey HSD检验评估植物材料、处理及交互作用效应，每组3个独立生物学重复。

研究结果：

HPLC方法性能与靶向代谢物鉴定：通过HPLC分析程序可在NERICA 9水稻和Epuripur高粱叶片提取物中检测靶向可溶性糖和酚酸。葡萄糖和果糖在0.5–20 μg L?1浓度范围内显示强校准线性，决定系数R2 = 0.999，估计检测限分别为葡萄糖0.01 μg L?1和果糖0.03 μg L?1。靶向酚酸通过色谱保留时间与真实标准品比较鉴定，实验确定的保留时间分别为对羟基苯甲酸19.403 min、香草酸31.520 min、咖啡酸32.491 min、丁香酸33.899 min、对香豆酸35.147 min、肉桂酸43.243 min和氯苯甲酸46.496 min。咖啡酸在所采用分析条件下于两种植物材料中均未检测到，因此未纳入双因素方差分析和Tukey HSD比较。

模拟取食后可溶性糖的变化：双因素方差分析表明植物材料、处理及其交互作用对葡萄糖和果糖浓度均有显著影响（P < 0.001）。NERICA 9水稻未处理植株葡萄糖为1.41 ± 0.003 μg g?1 FW，WOS处理后为0.95 ± 0.001 μg g?1 FW；Epuripur高粱未处理植株为2.90 ± 0.001 μg g?1 FW，WOS处理后为2.30 ± 0.002 μg g?1 FW。果糖显示相似模式：NERICA 9从1.22 ± 0.001降至0.76 ± 0.002 μg g?1 FW，Epuripur高粱从2.50 ± 0.003降至1.90 ± 0.003 μg g?1 FW。葡萄糖和果糖显著的植物材料×处理交互作用表明WOS相关响应幅度在NERICA 9和Epuripur高粱之间不同；尽管两种材料WOS处理后浓度均降低，但Epuripur高粱在两种处理条件下葡萄糖和果糖浓度均保持较高。

NERICA 9水稻的酚酸响应：WOS处理与NERICA 9水稻多种靶向酚酸变化相关。对羟基苯甲酸从0.062 ± 0.000升至0.234 ± 0.012 μg g?1 FW，香草酸从2.389 ± 0.002升至7.515 ± 0.010 μg g?1 FW，丁香酸从0.295 ± 0.040升至1.121 ± 0.020 μg g?1 FW。对香豆酸在未处理NERICA 9中未检测到，WOS处理后检测到0.442 ± 0.030 μg g?1 FW；肉桂酸同样在未处理NERICA 9中未检测到，WOS处理后检测到2.546 ± 0.030 μg g?1 FW。氯苯甲酸在两种条件下均检测到，从1.056 ± 0.040升至2.240 ± 0.030 μg g?1 FW。咖啡酸在两种处理中均未检测到。双因素方差分析显示植物材料和WOS处理对对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸均有显著主效应。对羟基苯甲酸（P = 0.023）、香草酸（P < 0.001）、丁香酸（P < 0.001）、肉桂酸（P < 0.001）和氯苯甲酸（P < 0.001）存在显著植物材料×处理交互作用；相比之下，对香豆酸交互作用不显著（P = 0.205），即尽管对香豆酸显示显著的植物材料和处理主效应，但证据不支持两种植物材料间处理响应存在统计学显著差异。

Epuripur高粱的酚酸响应：Epuripur高粱也显示多种靶向酚酸的处理相关变化。对羟基苯甲酸从0.082 ± 0.020升至0.325 ± 0.010 μg g?1 FW，香草酸从4.235 ± 0.005升至8.624 ± 0.020 μg g?1 FW，丁香酸从1.295 ± 0.010升至2.805 ± 0.010 μg g?1 FW。对香豆酸从0.842 ± 0.020升至1.199 ± 0.040 μg g?1 FW，两个Epuripur高粱均值被赋予不同Tukey HSD分组。肉桂酸在未处理Epuripur高粱中未检测到，WOS处理后检测到5.130 ± 0.020 μg g?1 FW；氯苯甲酸在未处理植株中未检测到，WOS处理后检测到3.036 ± 0.020 μg g?1 FW。四个植物材料×处理组合被赋予不同Tukey HSD分组，与显著的植物材料×处理交互作用一致（P < 0.001）。咖啡酸在两种处理中均未检测到。双因素方差分析表明植物材料和处理对对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸均有显著效应；对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸检测到显著植物材料×处理交互作用，而对香豆酸交互作用不显著（P = 0.205）。

NERICA 9与Epuripur高粱的比较生化响应：两种植物材料对WOS处理表现出 broadly 相似的生化响应方向，特征为葡萄糖和果糖降低以及多种酚酸增加或处理相关检测。然而，这些响应的幅度和绝对浓度在两种材料间不同。Epuripur高粱在对照和WOS条件下葡萄糖和果糖浓度均高于NERICA 9，在两种实验条件下香草酸和丁香酸浓度也较高。对于对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸，显著植物材料×处理交互作用表明对WOS的响应取决于所考察的植物材料。对于对香豆酸，在无显著交互作用（P = 0.205）的情况下存在显著的植物材料和处理主效应，因此对香豆酸总体差异在统计上与植物材料和处理相关，但证据不足以表明处理效应幅度在NERICA 9和Epuripur高粱之间显著不同。总体而言，生化谱显示所考察两种特定植物材料之间存在实质差异，这些发现应解释为基因型/材料特异性响应而非高粱和水稻物种水平差异的证据。双因素方差分析证明植物材料和处理对主要被测生化变量有显著效应，且葡萄糖、果糖、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸存在显著植物材料×处理交互作用，对香豆酸交互作用不显著（P = 0.205）。

讨论部分总结：本研究证明，机械损伤结合Mythimna loreyi口腔分泌物施加与NERICA 9水稻和Epuripur高粱中可溶性糖及多种靶向酚酸的显著变化相关。双因素方差分析显示植物材料和处理对多种定量生化变量有显著效应，葡萄糖、果糖、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸存在显著植物材料×处理交互作用。这些发现与食草动物相关损伤改变初生和专化代谢的既定能力一致，但所用处理结合了机械损伤和口腔分泌物，因此观察到的生化变化代表对联合WOS处理的响应，不能具体归因于M. loreyi口腔分泌物成分；需要仅损伤和仅口腔分泌物处理以区分其独立和交互效应。WOS处理与两种材料可溶性糖浓度降低相关，碳水化合物作为代谢底物和信号分子，食草动物攻击可改变呼吸需求、生物合成活动、源-库关系、运输和其他初生代谢组分，但本研究测量代表单一采样点的代谢物浓度，不能确立观察到的降低机制，尤其不应将较低糖浓度解释为碳从生长向防御再分配的直接证据；证明碳分配需要光合碳同化、呼吸、生物量分配、碳通量或同位素示踪等测量，且由于未测量植物生长，结果不能证明生长-防御权衡。Epuripur高粱在对照和WOS条件下均维持高于NERICA 9的葡萄糖和果糖浓度，两种糖的显著植物材料效应支持两种实验材料之间的生化差异；高粱C?途径和水稻C?途径为考虑初生代谢差异提供相关生理背景，但本研究未测量光合速率和碳同化，因此Epuripur高粱较高糖浓度不能具体归因于C?光合作用，遗传背景、发育阶段、组织组成、生长条件和碳水化合物代谢组成型差异等其他因素也可能贡献于观察到的差异。WOS处理与酚酸谱变化相关，两种材料中对羟基苯甲酸、香草酸和丁香酸处理后均升高，肉桂酸在两种材料WOS处理后检测到而未处理植株中未检测到，对香豆酸在NERICA 9处理后检测到并在Epuripur高粱中数值增加；酚类化合物在植物对生物胁迫响应中具有多样功能，包括抗氧化活性、细胞壁相关性质修饰以及与食草动物和微生物的互作，所测几种化合物也与苯丙烷代谢相关，因此处理相关变化与模拟取食后酚类代谢修饰一致，但代谢物积累本身不能证明途径通量增加；对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸的解释需特别谨慎，因为这些化合物在某些实验组中未检测到，未检测表明浓度低于分析检测能力而不一定表明完全不存在，因此ND与定量观察之间的差异不能在未考虑分析检测阈值的情况下解释为精确数量变化；咖啡酸在所有组中均未检测到；由于每种处理组合仅包括三个独立生物学重复，受未检测影响的分析物结果主要作为描述性证据呈现，这些局限不否定检测样本中观察到的浓度模式但限制了推断处理效应的确定性。本研究生化观察补充了作者近期关于高粱挥发性介导响应的发现：Osinde等证明机械损伤高粱施加Chilo partellus口腔分泌物后释放候选食草动物诱导挥发物包括DMNT和(Z)-3-己烯基乙酸酯，这些化合物对Cotesia flavipes引起行为反应；两项研究考察不同响应类别和实验系统，因此提供互补而非直接等同的证据。NERICA 9水稻WOS处理后多种酚酸大幅增加，香草酸从2.389升至7.515 μg g?1 FW，丁香酸从0.295升至1.121 μg g?1 FW，对羟基苯甲酸从0.062升至0.234 μg g?1 FW；WOS处理后对香豆酸和肉桂酸的检测（未处理NERICA 9中未检测到）表明可检测酚酸谱的处理相关变化，氯苯甲酸在两种条件下均检测到并显示从1.056至2.240 μg g?1 FW的数值增加；这些酚类变量的显著处理效应与对联合损伤和口腔分泌物处理的诱导生化响应相容，水稻具有特征明确的涉及食草动物相关信号和代谢变化的诱导防御响应，但本研究不能确定观察到的变化源于生物合成增加、降解减少、运输改变还是其他代谢过程，因此终点浓度应解释为生化响应而非途径激活的直接测量。Epuripur高粱也表现靶向酚酸谱的实质变化，香草酸从4.235升至8.624 μg g?1 FW，丁香酸从1.295升至2.805 μg g?1 FW，对羟基苯甲酸从0.082升至0.325 μg g?1 FW；对香豆酸从0.842升至1.199 μg g?1 FW且两个均值按Tukey HSD分组不同；NERICA 9中对香豆酸未处理未检测到而WOS处理后检测到，但植物材料×处理交互作用不显著（P = 0.205），因此证据支持植物材料和处理对对香豆酸浓度的效应但不能确立处理响应幅度在两种材料间显著不同；肉桂酸WOS处理后检测到5.130 μg g?1 FW而未处理植株中未检测到，氯苯甲酸同样处理后变为可检测达到3.036 μg g?1 FW；酚类化合物观察到的显著处理 and 植物材料效应表明WOS处理与Epuripur酚类谱变化相关，高粱已知含有多样酚类和其他专化代谢物且可随基因型和环境条件变化，本研究观察补充了早先显示高粱和水稻对人工取食挥发性响应可能不同的工作，并将研究方向从挥发性介导信号延伸到可溶性糖和靶向酚酸变化。显著交互项提供重要比较信息：葡萄糖、果糖、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸的显著植物材料×处理交互作用表明WOS相关响应幅度在两种植物材料间不同；对于葡萄糖和果糖，两种材料WOS处理后均降低但Epuripur高粱保持较高绝对浓度；对于香草酸和丁香酸，两种材料均升高但起始浓度和处理相关浓度差异相当大；对于对香豆酸，尽管植物材料和处理主效应显著但交互作用不显著（P = 0.205），这一区分很重要，因为它表明对香豆酸总体差异不应解释为处理响应在两种材料间显著不同的证据；其他化合物的显著交互作用支持材料依赖性解释而非两种谷物对WOS的统一生化响应。可溶性糖 simultaneous 降低和多种酚酸增加表明WOS处理与初生和专化代谢变化相关，此类协调变化与组织损伤和食草动物相关刺激后的代谢调整相容，但数据未证明葡萄糖或果糖直接转化为酚类化合物，未进行代谢通量分析、同位素示踪、酶测定、转录组分析或直接碳分配测量，也未进行糖与酚类浓度之间的相关分析，因此结果证明两类代谢物的平行变化而非可溶性糖碳向酚类化合物生化转移的证明。对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸的处理相关变化鉴定出值得进一步研究的代谢物，但这些化合物应被视为候选处理响应代谢物而非已验证的昆虫抗性生化标志物；抗性相关标志物需要代谢物丰度与定义抗性表型之间的一致关联，最好由昆虫取食、幼虫生长、存活、发育或繁殖的直接测量支持；代谢物可能在食草动物相关刺激后增加而不一定降低食草动物表现，因此本生化测量不能确立任何检测化合物是否功能性地贡献于抗性。比较表明Epuripur高粱和NERICA 9之间存在明显生化差异：Epuripur高粱在对照和WOS条件下通常含有较高浓度的葡萄糖、果糖、香草酸和丁香酸，若干处理相关差异也反映在显著植物材料×处理交互作用中；这些发现表明两种实验材料在组成型代谢物库和/或对WOS处理的生化响应方面不同，但不确立高粱作为物种比水稻具有更大防御能力；仅评估一个高粱品种和一个水稻材料，实验在单一温室环境和单一处理后采样时间进行，因此两种作物内遗传变异可能很大，需要额外基因型和环境以确定观察到的模式是否一致与作物类型相关还是反映所测特定材料的特征。WOS处理结合机械叶片损伤与稀释M. loreyi口腔分泌物施加，提供考察鳞翅目幼虫样刺激相关生化响应的受控手段而无需持续幼虫取食，但设计仅包括未处理对照和WOS处理，因此不能区分机械损伤效应与口腔分泌物效应或确定两种成分是否互作；这一区分尤其重要，因为M. loreyi被用作口腔分泌物来源而未发生实际茎蛀性昆虫取食，因此实验提供关于对模拟鳞翅目幼虫相关刺激生化响应的证据而非对茎蛀性昆虫的直接抗性。本研究所鉴定代谢物为后续谷类种质生化筛选提供候选，香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸、对羟基苯甲酸和氯苯甲酸可在更大型高粱和水稻基因型面板中评估；将生化谱分析与转录组学、代谢组学、生理测量、遗传分析和昆虫表现测定整合将提供关于这些代谢物生物学意义的更强证据；对于高粱，作物内可用的大量遗传多样性为研究生化响应变异是否受遗传控制并与抗性相关表型相关提供机会；跨多样水稻材料的类似分析将允许确定此处观察到的模式是否可重复。另一个局限涉及HPLC测量的分析范围 and 验证：酚类分析靶向选定酚酸而非完整酚类代谢组，因此在色谱条件下未检测到的化合物不能假定完全不存在于植物组织；可用分析性能评估确立葡萄糖和果糖的强校准线性和估计检测限，但未对所有分析物按照ICH Q2(R2)进行完整验证，尤其未为靶向酚酸建立正式精密度、准确度/回收率、定量限和相关验证特征，因此酚酸结果应解释为在指定色谱条件下获得的靶向定量测量而非由完全验证的多分析物方法产生的测量；未来工作应包括酚酸方法的正式验证，包括分析物特异性LOD和LOQ、日内和日间精密度、准确度/回收率、校准性能和适当特异性评估。需考虑若干局限：第一，实验仅包括未处理 and WOS处理，因此机械损伤和口腔分泌物的个体效应无法分离；第二，未包括实际食草动物取食和昆虫表现测量；第三，仅评估Epuripur高粱和NERICA 9水稻，限制向其他基因型外推；第四，测量在单一24 h采样点进行，阻止评估代谢物积累的时间变化；第五，可溶性糖浓度解释为代谢物库变化而非碳分配直接证据，因为未测量光合作用、呼吸、生物量分配和碳通量。统计解释还需注意显著交互项，尤其存在显著植物材料×处理交互作用时不应独立解释主效应。未来实验因此应包括至少四种处理：未处理对照、仅机械损伤、仅口腔分泌物和联合机械损伤加口腔分泌物；纳入实际食草动物取食、多基因型、多采样时间、更大生物学重复、光合测量、碳通量分析和昆虫表现测定将进一步阐明观察到的响应机制。综上，结果表明联合机械损伤和M. loreyi口腔分泌物施加与受试NERICA 9水稻和Epuripur高粱材料中实质生化变化相关；两种材料WOS处理后葡萄糖和果糖浓度较低，而多种靶向酚酸处理后升高或变为可检测；双因素方差分析证明植物材料和处理对主要被测生化变量有显著效应，且葡萄糖、果糖、对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、肉桂酸和氯苯甲酸存在显著植物材料×处理交互作用，对香豆酸交互作用不显著；这些发现表明对WOS的生化响应因代谢物而异，且对若干化合物取决于所考察的植物材料；Epuripur高粱通常保持较高浓度的多种被测代谢物，但这一观察特定于所测两种材料，不应推广到整个物种；可溶性糖降低与碳水化合物代谢改变一致但不证明碳再分配或生长-防御权衡；同样，酚酸增加表明被测酚类谱变化但不确立对昆虫表现或抗性的直接效应；因此发现提供两种谷类材料对模拟鳞翅目幼虫取食响应的生化表征并鉴定出若干供后续功能研究的酚酸；纳入仅损伤和仅口腔分泌物对照、实际食草动物取食、多样基因型、时间进程采样、生理测量和昆虫表现测定的实验将 necessary 以确定这些生化响应的机制和功能意义。

研究结论翻译：本研究表明，由机械叶片损伤结合Mythimna loreyi口腔分泌物组成的模拟鳞翅目幼虫取食与受试Epuripur高粱和NERICA 9水稻材料中可溶性糖和酚酸谱的变化相关。两种材料中WOS处理后葡萄糖和果糖浓度显著降低，而多种酚酸显示数值增加。这些响应的幅度和统计支持因代谢物和作物材料而异。两种植物材料在基线和处理相关代谢物浓度上不同，Epuripur高粱通常显示多种被测代谢物浓度较高。这些差异应解释为所考察特定材料之间的生化差异，而非高粱具有更大物种水平防御能力的证据。可溶性糖下降与碳水化合物代谢改变一致，但不能证明碳向防御的再分配或生长-防御权衡。同样，酚类浓度增加表明与模拟取食相关的代谢响应，但不能确立对茎蛀性昆虫或其他食草动物的直接抗性。一个主要局限是实验设计仅包括未处理对照和WOS处理，因此机械损伤和口腔分泌物效应无法分离。同样，实验未直接评估茎蛀性昆虫抗性，因为使用M. loreyi口腔分泌物和人工叶片损伤而非实际茎蛀性昆虫取食。因此研究结果最好解释为对人工鳞翅目幼虫相关刺激的生化响应。对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、对香豆酸、肉桂酸和氯苯甲酸的处理相关变化鉴定出可供进一步研究的候选代谢物。由于酚类分析为靶向性且未按照ICH Q2(R2)完全验证，未检测应在所用分析条件下解释而非作为组织完全缺失的证据。总体而言，本研究提供证据表明受试高粱和水稻材料在人工鳞翅目幼虫相关刺激后经历不同的生化变化，并为整合生化谱分析与生理、分子和昆虫表现方法研究谷类防御提供基础。未来研究纳入仅损伤和仅口腔分泌物处理、实际食草动物取食、更大数量生物学重复、光合作用和碳分配测量以及昆虫表现测定将有助于解析观察到的生化响应机制并确立其在食草动物抗性中的功能意义。