大氣二氧化碳濃度影響植物對線蟲抗性研究獲新進展

地上與地下生物的相互是當代生態學研究的熱點。而大氣CO2濃度升高是未來發生的一種趨勢。由于茉莉酸誘導抗性途徑產生的系統防御信號能夠貫串植物的地上、地下部分，因此研究植物的茉莉酸誘導抗性途徑可以將大氣CO2濃度升高和地下線蟲為害有機的起來，探討大氣CO2濃度升高如何通過植物產生級聯效應（cascading  effect）影響地下生物。



中科院動物研究所種群生態與變化研究組科研人員在野外的開頂式CO2控制箱（OTC）中，利用茉莉酸防御途徑加強型番茄35S、茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2和野生型番茄Wt三種試驗植物，研究了大氣CO2濃度倍增（750ppm）環境下，三種基因型番茄對南方根結線蟲抗性的變化。



研究發現，高CO2濃度增加了三種基因型番茄的碳含量和碳氮比，加快了植物的生長發育；同時，大氣CO2濃度升高降低了茉莉酸防御途徑加強型番茄35S對線蟲的抗性，而對于野生型番茄Wt和茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2沒有影響，表明茉莉酸信號途徑參與并加強了植物對線蟲的防御；而對照CO2濃度環境中，茉莉酸防御途徑缺失型番茄spr2與野生型番茄Wt相比，對線蟲的抗性差異并不明顯，說明在植物對線蟲的防御過程中，茉莉酸信號途徑并不是*的抗性途徑。



研究結果提示：不同基因型的番茄，即使僅有一個基因的差異，對大氣CO2濃度升高的響應也存在差異，這種差異是植株營養和防御物質的權衡表現，進而導致不同基因型番茄在未來環境下對線蟲抗性的變化。



以上研究發表在  Plant,  Cell  &  Environment（Sun  Y.,  Cao  H.,  Yin  J.,  Kang  L.  &  Ge  F.  2010.  Elevated  CO2  changes  the  interactions  between  nematode  and  tomato  genotypes  differing  in  the  JA  pathway.  33:  729-739）。該文*作者孫玉誠為種群生態與變化研究組助理研究員，通訊作者為戈峰研究員。該研究工作得到了國家重大基礎研究計劃（973）、*知識創新工程重要方向項目和基金委創新研究群體項目的資助。