拟南芥同步茉莉酸介导的防御与昆虫的昼夜取食行为

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PNAS，2012年2月13号

不同的生命形式都进化出了内部时钟，使他们能够监控时间，从而预计由于地球自转引起的每日环境变化。拟南芥植物的生物钟调节着基因组内约三分之一基因的表达，但是，这样的基因调节的生理意义尚不完全清楚。在本文里，我们表明生物钟与激素信号一起通过对食草害虫的预期和增强的防御系统给植物提供选择性的优势。我们发现在不变的条件下菜青虫（Trichoplusia ni）显示持续的有节奏的摄食行为。如果植物在光/暗周期中的训练与菜青虫的训练一致，菜青虫对这些植物造成的组织损失比较轻。相反，植物与昆虫的广/暗周期训练如果不同步，这些植物就比较容易遭受攻击。如果植物的生物钟或茉莉酸激素有缺陷，这种同步的训练优势就会丧失。因此，生物钟和茉莉酸都是必须的。昼夜茉莉昼夜积累的相变模式与昆虫昼夜取食行为的高峰相一致，为生物钟增强昆虫取食阻力的背后机制提供了证据。此外，我们发现水杨酸（一种参与生物营养防御、作用往往与茉莉酸相反的激素）在与茉莉酸相反的相位积累。我们的研究结果表明植物生物钟为拟南芥的关键防御体系提供了巨大的生理优势。