梨小食心虫取食后梨果的代谢响应及茉莉酸类物质对其行为的调控作用

摘要

为明确梨果受梨小食心虫Grapholita molesta取食诱导的代谢变化及其行为调控物质，采用超高效液相色谱-串联质谱（ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS）技术对取食前后的梨果进行代谢组学分析，结合多元统计方法筛选并鉴定关键差异代谢物，进一步测定茉莉酸（jasmonic acid,JA）和茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）在不同浓度处理下对梨小食心虫幼虫取食行为和雌成虫产卵行为的调控效应。结果显示：经代谢组分析共鉴定出2 987种差异代谢物，主要为羧酸及其衍生物、有机氧化物和脂肪酰基类等化合物。代谢通路富集分析显示，被取食后梨果的α-亚麻酸代谢途径变化最显著，其中α-亚麻酸、12-氧代植物二烯酸、13-(S)-羟基十八碳三烯酸等21种代谢物显著富集，其下游产物JA和MeJA明显上调。经JA和MeJA处理后的人工饲料会抑制梨小食心虫幼虫的取食行为，尤其是在2 mmol/L浓度下幼虫表现出明显的拒食反应，而且JA与MeJA混合处理的抑制作用更显著。单独施用1 mmol/L或2 mmol/L浓度的JA或MeJA均显著抑制雌成虫的产卵选择行为，而0.5 mmol/L与2 mmol/L浓度的JA和MeJA混合处理则表现出更强的抑制效应。表明JA和MeJA作为α-亚麻酸代谢通路中的关键信号分子，在梨果食害诱导的防御反应中发挥着重要作用，能够有效调节梨小食心虫的取食和产卵行为。

关键词

梨小食心虫 / 梨果 / 代谢组学 / 取食胁迫响应 / 次生代谢物 / 行为调控

基金资助

国家现代农业（梨）产业技术体系（CARS-28）; 中央引导地方科技发展资金资助项目（YDZJSX2022A034）; 山西省重点研发计划（202302140601011）; 山西省科技创新人才团队专项（202304051001006）; 国家重点研发计划（2023YFD1401400）