學(xué)科交叉助推化學(xué)激發(fā)子防控害蟲取得新進(jìn)展
作物在遭受害蟲攻擊時(shí)，會產(chǎn)生直接與間接的防御反應(yīng)。這一反應(yīng)由害蟲激發(fā)子所誘導(dǎo)，并由作物防御相關(guān)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。通過合成害蟲激發(fā)子類似物或能激活植物防御反應(yīng)的相關(guān)化合物，可望開發(fā)能誘導(dǎo)作物產(chǎn)生抗蟲性的化學(xué)激發(fā)子，從而達(dá)到安全有效控制害蟲、減少化學(xué)農(nóng)藥使用的目的。因此，利用化學(xué)激活子來“幫助植物抗蟲”將是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一個(gè)有希望的控蟲新策略。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，自2008年開始，來自浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院婁永根教授課題組和化學(xué)系吳軍-商志才教授課題組，結(jié)合各自學(xué)科優(yōu)勢開始化學(xué)激活子的設(shè)計(jì)、合成、篩選、作用機(jī)理和應(yīng)用研究。在2015年，發(fā)現(xiàn)苯氧烷酸類化合物可有效觸發(fā)水稻的防御機(jī)制，擊退白背飛虱。研究結(jié)果在Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters（2015, 25: 5601-5603）發(fā)表后，引起國際上高度重視，國際化多媒體出版集團(tuán)Elsevier對此發(fā)表了題為“Chemicals That Make Plants Defend Themselves Could Replace Pesticides”（誘導(dǎo)植物防御反應(yīng)的化合物可能替換殺蟲劑）的新聞報(bào)道，并且多家國際化科技新聞網(wǎng)站相繼進(jìn)行了轉(zhuǎn)載。
最近，研究團(tuán)隊(duì)在“化學(xué)激發(fā)子調(diào)控作物抗性防治害蟲”方面取得新突破，研究結(jié)果發(fā)表在《美國科學(xué)院院報(bào)》（Proc Natl Acad Sci USA，2020, 117: 12017–12028）。在前期篩選獲得多個(gè)候選化學(xué)激發(fā)子的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步揭示了化學(xué)激發(fā)子4-氟苯氧乙酸（4-FPA）能誘導(dǎo)水稻細(xì)胞中類黃酮聚合物顆粒的沉積，并由此而引起刺吸式口器害蟲——稻飛虱因口針難以抵達(dá)韌皮部及可能的口針內(nèi)食物道堵塞，導(dǎo)致獲取食物困難而死亡。田間試驗(yàn)表明，噴霧4-FPA水劑能有效降低水稻白背飛虱的種群密度，并提高水稻產(chǎn)量。該研究結(jié)果不僅揭示了通過利用化學(xué)激發(fā)子提高作物抗性控制害蟲，并增加作物產(chǎn)量的可行性，而且發(fā)現(xiàn)了作物防御刺吸式口器害蟲的一種新機(jī)制，為今后防控害蟲的化學(xué)激發(fā)子的設(shè)計(jì)與開發(fā)開辟了新途徑。
該研究得到農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用專項(xiàng)、浙江省自然科學(xué)基金的資助。同時(shí)，合作雙方強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合培養(yǎng)了多名夸學(xué)科博士生，在學(xué)生培養(yǎng)和研究工作方面也得了潘遠(yuǎn)江教授和林旭鋒教授的幫助和支持。（課題組供稿）
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