蚯蚓对植物生长(营养物质)和抗性(防御物质)过程具有巨大的调控潜力。植物生长和抗性所依赖的初级和次级代谢之间紧密联系,经典防御分配理论认为二者的发展存在此消彼长的权衡关系,并且这种防御分配策略往往还受到土壤资源多寡、土壤生物功能多样性的影响。然而,在植物遭受虫害胁迫时,蚯蚓是如何调控植物权衡分配初级代谢(营养物质)和次生代谢(防御物质),学界至今尚无共识。
近日,公司土壤生态课题组发表了题为“Earthworms suppress thrips attack on tomato plants by concomitantly modulating soil properties and plant chemistry”的研究论文。该研究以我国两种典型生态型蚯蚓(内栖息种和深居种)为例,研究其对番茄害虫(西花蓟马)的防御机制。研究发现当蚯蚓物种丰富度低如仅有内栖型蚯蚓时,番茄叶片合成更多防御物质,植物的抗虫性显著增强;而蚯蚓物种丰富度高时,番茄叶片优先分配合成更多的营养物质,植物耐受性增强;说明蚯蚓对植物抗虫性两种作用机制具有此消彼长的关系(如下图)。
蚯蚓介导植物抗虫性的作用机制
该研究结果近期发表在Soil Biology and Biochemistry,博士研究生肖正高为第一作者,刘满强为通讯作者,瑞士纽奇大学(University of Neuchâtel)的Sergio Rasmannd为合作者。该工作受到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中央高校基本业务费等资助。
文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071718304061