学科交叉助推化学激发子防控害虫取得新进展

来源:浙江大学化学系 发布时间:2020-09-24   854


作物在遭受害虫攻击时,会产生直接与间接的防御反应。这一反应由害虫激发子所诱导,并由作物防御相关信号转导网络调控。通过合成害虫激发子类似物或能激活植物防御反应的相关化合物,可望开发能诱导作物产生抗虫性的化学激发子,从而达到安全有效控制害虫、减少化学农药使用的目的。因此,利用化学激活子来“帮助植物抗虫”将是农业生产中一个有希望的控虫新策略。


为实现这一目标,自2008年开始,来自浙江大学农学院娄永根教授课题组和化学系吴军-商志才教授课题组,结合各自学科优势开始化学激活子的设计、合成、筛选、作用机理和应用研究。在2015年,发现苯氧烷酸类化合物可有效触发水稻的防御机制,击退白背飞虱。研究结果在Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters2015, 25: 5601-5603)发表后,引起国际上高度重视,国际化多媒体出版集团Elsevier对此发表了题为“Chemicals That Make Plants Defend Themselves Could Replace Pesticides”(诱导植物防御反应的化合物可能替换杀虫剂)的新闻报道,并且多家国际化科技新闻网站相继进行了转载。


最近,研究团队在“化学激发子调控作物抗性防治害虫”方面取得新突破,研究结果发表在《美国科学院院报》(Proc Natl Acad Sci USA2020, 117: 12017–12028)。在前期筛选获得多个候选化学激发子的基础上,进一步揭示了化学激发子4-氟苯氧乙酸(4-FPA)能诱导水稻细胞中类黄酮聚合物颗粒的沉积,并由此而引起刺吸式口器害虫——稻飞虱因口针难以抵达韧皮部及可能的口针内食物道堵塞,导致获取食物困难而死亡。田间试验表明,喷雾4-FPA水剂能有效降低水稻白背飞虱的种群密度,并提高水稻产量。该研究结果不仅揭示了通过利用化学激发子提高作物抗性控制害虫,并增加作物产量的可行性,而且发现了作物防御刺吸式口器害虫的一种新机制,为今后防控害虫的化学激发子的设计与开发开辟了新途径。


该研究得到农业部公益性行业(农业)科研专项、现代农业产业技术体系、浙江省公益性技术应用专项、浙江省自然科学基金的资助。同时,合作双方强强联合培养了多名夸学科博士生,在学生培养和研究工作方面也得了潘远江教授和林旭锋教授的帮助和支持。(课题组供稿)



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