天然的植物抗虫剂

作者杜文明，中国农业科学院作物科学研究所

植物遭受害虫侵害时，会合成次生代谢产物，释放出挥发性气体。植物挥发性气体可以作为信号标识出害虫，吸引害虫天敌，保护植物。

这些挥发性气体主要包括绿叶挥发气体（C6 醛类、醇类和醋酸盐）、萜类化合物（单烯萜、倍半萜和萜烯同系物）以及芳香族化合物。

倍半萜类化合物在植物与植食性昆虫互作中发挥重要作用，参与植物的防御反应。许多植物能释放这些挥发性气体，具有天然的抗虫特性，如茼蒿、黄花蒿、欧洲薄荷、香橙、青蒿、香樟等。

如果通过转基因工程，使植物表达与挥发性气体释放相关的基因，使植物释放“天然”的抗虫剂，将大大有利于减少农药使用和残留。如从欧洲薄荷、亚洲薄荷、黄花蒿和花旗松等中克隆EβF合成酶基因，转基因材料产生蚜虫“报警信息素”，可以趋避蚜虫，吸引天敌，降低蚜虫对植物的危害。

当然，我们也可以表达促进这些倍半萜类化合物产生的基因，从而增强植物对害虫抵抗能力。如植物遭受虫害，释放含有倍半萜、芳香醇等次生代谢物，吸引害虫天敌。

玉米遭受玉米螟虫害时，萜类合酶基因TPS10和TPS23催化底物合成多种倍半萜，如合成释放α-香柑油烯、EβF以及其它13种倍半萜。“打铁还需自身硬”，如果找到增强TPS表达的基因，通过转基因，促进植物挥发性倍半萜合成，就会增强植物“自身”对害虫的“抵抗力”。当然，这些挥发性萜类还能够吸引到“援军”，即昆虫的天敌。玉米螟取食的玉米植株产生的萜类化合物可以吸引其天敌寄生蜂，从而达到对害虫的间接防御，增强自身抵抗力。

植物挥发性物质中的萜类化合物，是植物次生代谢产物中最多的一类化合物。

目前，已经鉴定出20000种以上萜类化合物，占天然产物总数的四分之一到二分之一。利用好这些天然化合物，通过改良植物自身的性状，从而改善植物自身的“防御系统”，进而达到增强植物病虫害的抵抗力，将是一个具有重要发展潜力的研究方向。