科学家发现根与叶“对话”新机制揭示土壤类型及植物次生代谢物联系

2021-10-26 15:59:37 来源：中国科学报

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日前，浙江大学环境与资源学院教授徐建明团队联合国际课题组，深入剖析了土壤中铁离子调控苯并噁嗪类化合物介导的植物—植食动物互作的内在机理，揭示了土壤类型与植物次生代谢物功能发挥的内在联系，率先阐明了土壤因子调控植物次生代谢物功能的内在机理，为我国重要入侵害虫草地贪夜蛾的消减和阻控提供了新视角。相关成果刊登于美国《国家科学院院刊》。

植物根系会持续不断地往土壤中分泌初生和次生代谢物，这些分泌物是植物与土壤、动物、微生物等进行信息传递和物质交换的重要载体和媒介，是根际和叶际对话的主要驱动因子。苯并噁嗪化合物是一类广泛存在于玉米、小麦等禾本科作物中的次生代谢物。草地贪夜蛾是玉米生长过程中的重要害虫。为了更好地抵御害虫侵扰，玉米体内会合成苯并噁嗪化合物次生代谢产物，作为消灭害虫的“天然农药”。但苯并噁嗪化合物在抗击草地贪夜蛾上并非屡战屡胜。

苯并噁嗪化合物不仅会在叶片和根系中合成，还会以根系分泌物的方式释放到土壤中。为此，徐建明团队在江苏宜兴8个不同地点采集了两种类型的土壤，进一步研究土壤类型是否会影响苯并噁嗪化合物对草地贪夜蛾的抗性。结果发现，根系中的苯并噁嗪化合物会与土壤反应，增加植物叶片内铁的含量。

“我们发现，在根部释放的苯并噁嗪化合物会将游离的铁离子运输到叶片中。”徐建明介绍，通过铁的定量关系实验，他们发现铁离子是土壤差异的根本原因。铁离子能够增强光合作用，有利于玉米产量提升。由于铁离子这一营养剂的影响，原本的天然杀虫剂“失效了”。

这一研究为农作物生长和作物改良提供了新的育种视角，为抗虫型优良植物育种提供了新靶标。(记者崔雪芹)

责任编辑：kj005

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