我院马春晖教授团队揭示紫花苜蓿应对苜蓿叶象甲幼虫和成虫危害的“双重防御”策略

近日，动物科技学院马春晖教授团队首次系统揭示了紫花苜蓿应对苜蓿叶象甲幼虫和成虫危害的“双重防御”分子机制，研究成果以“Dual defense strategies in alfalfa: A multi-omics investigation into differential activation of defense pathways against adult and larval weevil feeding”为题发表在农林领域知名期刊《Industrial Crops and Products》（IF 6.2，中科院1区TOP期刊）。该研究创新性地发现，紫花苜蓿能够“精准识别”苜蓿叶象甲成虫和幼虫的不同取食方式，并启动截然不同的防御“武器库”：苜蓿叶象甲幼虫侵害主要激活植物体内的“直接杀伤”系统，而成虫侵害则侧重启动“化学信息战”，释放特定气味信号。研究成果为培育抗虫紫花苜蓿新品种和开发绿色精准防控技术提供了全新的理论依据。

苜蓿叶象甲是危害全球苜蓿产业的重要害虫之一，其成虫和幼虫分别通过啃食茎叶和叶肉组织造成紫花苜蓿严重减产和品质下降。长期以来，化学防治是主要手段，但面临农药残留和害虫抗药性等挑战。理解植物自身如何抵御害虫，是开发可持续解决方案的关键。马春晖教授领衔的研究团队，运用挥发组学、转录组学、代谢组学和蛋白质组学等多组学联合分析技术，对遭受苜蓿叶象甲成虫和幼虫侵害的苜蓿植株进行了系统性“解码”。研究发现：

1. 分而治之的防御路径：苜蓿叶象甲幼虫的取食下会强烈激活紫花苜蓿体内的茉莉酸信号通路，上调相关关键基因，促进直接防御化合物的合成。而苜蓿叶象甲成虫的取食则更偏向于激活苯丙烷类代谢途径，导致苜蓿释放出独特的挥发性化合物，特别是苯乙醇的含量比幼虫诱导时高出8.9倍。这些挥发性物质可能在驱避害虫或吸引天敌中发挥作用。

2. 协同防御屏障的发现：研究首次揭示了在苜蓿叶象甲侵害下，紫花苜蓿体内黄酮类和木质素的生物合成会形成一道协同防御屏障。这意味着紫花苜蓿不仅通过产生化学物质（黄酮类）来干扰害虫生理，还可能通过强化细胞壁（木质素）来增加物理韧性，双管齐下抵御侵害。

动物科技学院马春晖教授为论文通讯作者，青年教师刘慧博士为论文第一作者，王旭哲副教授，硕士研究生马勇、高万顺，分析测试中心王小军实验师也参与了论文的研究工作。该研究得到了石河子大学高层次人才科研启动项目和国家现代农业产业技术体系的资助。

文图：刘慧

审核：朱丽娜

终审：赵宗胜